中国空间站,一步步走来

  先后掌握了天地往返、太空出舱、交会对接等关键技术,4月29日,天和核心舱成功入轨

  中国空间站,一步步走来(深度观察)

  本报记者 余建斌 刘诗瑶

  4月29日,22.5吨重的中国空间站天和核心舱,从文昌航天发射场启程,由长征五号B运载火箭成功送入地球轨道。我国迄今为止最大航天器进驻太空,意味着中国空间站建造已进入实质性“施工”。对设计为3个舱段基本构型的空间站而言,核心舱作为空间站的主控舱段,既是空间站的管理和控制中心,也是航天员生活的主要场所,已有能力支持航天员长时间在太空生活。  

  我国载人航天工程从上世纪90年代初开始启动,规划了“三步走”战略,如今已进入第三步——“建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题”。空间站是在近地轨道上运行的大中型载人航天器,能够让人长久在太空生活,靠货运飞船实现推进剂和消耗品的补充,可以通过航天员进行设备维修与更换而延长寿命或改变、扩充功能,堪称太空定居点。

  从发射载人飞船将航天员送入太空,到太空出舱、发射空间实验室,中国载人航天工程先后用6艘载人飞船、5艘无人飞船、一艘货运飞船、一个目标飞行器和一个空间实验室,支持11名中国航天员、14人次完成多趟太空之旅。环环相扣,循序渐进,正是通过历次“神舟”和“天宫”飞行任务,先后突破掌握了天地往返、太空出舱、交会对接等关键技术,为空间站铺就了一条稳妥可靠的建造之路。

  天地往返

  为空间站运送航天员和物资,作为“救生船”长期停靠在空间站

  2003年10月15日9时整,在震耳欲聋的轰鸣声中,神舟五号飞船乘着火箭拔地而起,载着首位中国航天员杨利伟飞向太空。环绕地球飞行14圈,历时21小时23分,杨利伟驾乘神舟五号飞船完成了中国首次载人航天飞行,把中国人的身影留在了浩瀚太空。

  空间站并非是来回地球的航天器,要建空间站,就要先拥有用于运送人员的天地往返运输器。

  航天专家介绍,飞船最重要的用途之一就是为空间站运送航天员和物资。此外,人在空间站内长期工作和生活,随时都可能出现危险,如航天员突发疾病,空间碎片或流星击穿航天员生活的压力舱舱壁等。这时就需要航天员马上撤离空间站,返回地面。由于飞船体积小、质量轻、成本低,因此很适宜作为“救生船”长期停靠在空间站。神舟载人飞船可支持3名航天员实现天地往返,在空间站停靠期间也作为“救生船”,用于航天员应急救生和返回。

  从神舟一号无人飞船到神舟五号载人飞船的飞行都成功了,但成功并不意味着成熟,所以神舟六号、神舟七号飞船继续优化,进一步提高可靠性和安全性。有了第一次载人飞行经验,科研人员对飞船做了适当的改进,2005年神舟六号升空,已经能上两名航天员,飞行时间也延长至5天。

  神舟系列飞船最大变化在神舟七号、神舟八号飞船两个阶段。神舟七号增加了出舱功能,神舟八号完成了交会对接。

  中国载人航天工程总设计师周建平说,神舟飞船全都具备天地往返功能。神舟一号到神舟七号飞船的主要功能是把人送入近地轨道,人在飞船上生活和工作。从神舟八号开始,神舟飞船作为载人运输飞船基本定型,之后不再做大的改动。它可以和在轨运行的航天器对接上,然后把人员送到航天器里面去,航天员完成预定任务后再乘坐飞船返回地面。

  神舟八号通过不载人实现了自动交会对接,神舟九号通过载人实现手动交会对接。与神舟八号、神舟九号功能一致的神舟十号飞船,进一步考核交会对接技术后完成了应用飞行任务。自此,作为状态稳定成熟的载人太空飞船,神舟系列飞船和长征二号F运载火箭组成了我国载人天地往返运输系统,将成为中国航天员往返空间站的太空交通工具。

  当然,火箭是目前人类冲出大气层、去往太空的唯一交通工具,建设空间站尤其需要运力强大的运载火箭。长征五号B运载火箭承担着将空间站舱段送入轨道的重要任务。空间站“专列”长征五号B运载火箭,是在长征五号运载火箭基础上改进研制的新型火箭。

  火箭专家说,长征五号B运载火箭属于按系列化、模块化、组合化思路研制的一款新型大型运载火箭,也是我国首个一级半构型的大型运载火箭,主要用于近地轨道大型航天器发射,承担起我国载人空间站舱段等重大航天发射任务。由于空间站舱段较以往的航天器要大不少,科研人员根据空间站任务要求新研制了大型整流罩,可以罩住空间站舱段,保护其在发射过程中的安全。

  太空出舱

  在太空组装、维修空间站,航天员出舱是重要手段

  2008年9月25日21时10分,中国第三艘载人飞船——神舟七号把翟志刚、刘伯明、景海鹏3名航天员顺利送上太空,这3位都属马的中国航天员开始了太空旅行。仅仅用了两天适应陌生的太空环境后,翟志刚在刘伯明、景海鹏的密切配合下,完成首次太空出舱行走,在距地球343公里的太空轨道实现了中国人与宇宙的第一次直接握手,让茫茫太空多了一抹五星红旗的鲜艳。

  神舟七号3名航天员首次成功实施空间出舱活动,意味着空间出舱关键技术已被突破,这为空间站建造奠定了坚实的基础。

  专家介绍,掌握太空出舱活动技术主要有四大用途:一是在太空组装、扩建大型空间站,二是在太空维修、维护、升级航天器,三是较方便地完成回收与释放卫星以及科研等任务,四是用于紧急太空救援。

  空间站任务对航天员的能力要求更多。过去航天员在太空做的大部分是舱内实验,将来空间站建造阶段,航天员大量的工作要在舱外空间进行。

  周建平认为,人在太空中可以发挥自动化机器无法替代的作用。在近地轨道建设空间站,就意味着需要掌握大型空间设施的建造技术和运营管理技术,具备强大的维护维修升级能力。航天员出舱和利用机械臂,都是重要的手段。

  神舟七号称得上是继中国航天员首次进入太空后,我国载人航天飞行的一座新里程碑。尤其是技术跨越比较大,为突破出舱技术,科研人员在短期内研制出了第一件舱外航天服,重新为飞船轨道舱增加了气闸舱功能,并在太空应用获得成功,验证了气闸舱的相关技术。气闸舱是航天人进出空间站的“安全中转舱”,神舟七号任务也为空间站气闸舱的研制奠定了基础。

  空间交会对接

  当今航天领域最为复杂的技术之一,是建设空间站必须走出的关键一步

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