据新华社消息,10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭在文昌航天发射场点火发射,梦天实验舱与火箭成功分离并进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。随后,梦天实验舱将按照预定程序与空间站组合体交会对接。
完成有关功能测试后,梦天实验舱将按计划实施转位。发射、对接、转位之后,我国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。梦天实验舱的成功发射也标志着我国载人航天工程“三步走”的发展战略即将完成。
↑图据人民日报客户端
10月31日,国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光告诉红星新闻记者,这不仅是我国建成空间站最后一个舱段的里程碑,更是我国从航天大国走向航天强国之路的重大事件。
此次梦天实验舱的发射有何值得关注的看点?在筹备过程中如何攻坚遇到的困难?梦天实验舱的发射对我国空间站建设而言又意味着什么?
“大推力、大加速”遇上“小质量”
如何保障梦天入轨精度成难点
公开资料显示,梦天实验舱是中国空间站“天宫”的组成部分,舱段规模20吨级,由长征五号B运载火箭搭载并点火发射。长征五号B运载火箭是中国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭,也是目前世界上在役火箭中唯一一型一级半直接入轨的火箭,全箭总长53.7米,起飞重量837.5吨,近地轨道运载能力大于22吨。
“(这样的属性)对于提高火箭的可靠性有较大好处,但在客观上却带来了困难。”杨宇光说。
↑图据人民日报客户端
杨宇光告诉红星新闻记者,这次梦天实验舱的发射并非独立的飞行任务,梦天发射后将与天宫空间站对接。
“天宫空间站处于低轨道飞行,是一个飞行速度达到7.8公里/秒的高速飞行器,梦天与空间站完成对接的最基本条件是需要发射到和天宫空间站相同的轨道面。天宫空间站的运行速度非常高,梦天入轨后,如果速度和天宫轨道面产生微小的差异,两者将产生非常大的相对速度,单依靠梦天舰舱推进剂难以修复,这对于发射提出非常高的要求。也就是‘零窗口发射’。”杨宇光补充道。
公开资料显示,在运载火箭方面,长征五号B运载火箭新一级使用两台YF-77高性能液氢液氧火箭发动机。
杨宇光解释说:“(火箭发动机)在海平面的推力超50吨,到了入轨真空条件下推力超70吨,两台发动机共140吨推力。发动机工作结束时,推进剂基本耗尽,整体重量较轻。”
杨宇光对红星新闻记者表示,大推力、小质量、大加速,三个要素叠加使得入轨精度难以保障。“梦天发射能否精确地进入到和空间站共面的轨道,保证后续操作的可靠性,这成为此次发射任务的难点。”
↑图据人民日报客户端
关于“零窗口发射”技术,公开资料显示,我国早在2011年,长征二号F运载火箭就已通过“零窗口发射”技术将神舟八号送入轨道。长征二号F运载火箭拥有80吨级的主发动机及四台游标发动机,即可以摆动的小发动机,入轨后关闭主发动机,四台游标发动机再工作一段时间,利用小推力进行精确修正,以实现高精度入轨。
但此次使用的新型运载火箭,从配置、体积、发动机推力上都与此前截然不同,要确保精确入轨,就要在过程中对制导控制方法进行优化攻坚。
杨宇光告诉红星新闻记者,除了精确入轨这个难题外,梦天实验舱还面临整流罩的关键技术问题。
“与问天相同,梦天是我国最大的单体航天器,长度达17.9米,直径达4.2米。我国其他运载火箭没有装得下梦天和问天实验舱的整流罩,目前只有长征五号B运载火箭具备该条件,整流罩内部空间超345立方米。专门为发射低轨道巨大载荷而设置的大型整流罩也成为此次发射前面临的难点。”杨宇光说。
空间站扩容成功
将变身“三室两厅”新居
杨宇光表示,我国空间站三大舱体——天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱形成“T”字基本构型,满足初期建成空间站需求。梦天实验舱发射入轨将与天和核心舱交会对接并完成转位,是“T”字基本构型的收官之战。
↑图据央视新闻
航天领域业内流传着一个比喻,中国空间站就像一座三室两厅还带储藏间的“豪宅”。“三室”指天和核心舱和问天、梦天实验舱,“两厅”则是指神舟载人飞船和天舟货运飞船。
因此有说法认为,加入梦天实验舱后的空间站扩容成功,将变身 “三室两厅”。
“天宫空间站采用的是类似于‘和平号’空间站模块化结构,‘和平号’空间站是由前苏联建造的轨道空间站,是人类首个可长期居住的空间研究中心,经过数年由多个模块在轨道上组装而成,这是人类第三代空间站技术。”杨宇光说。
杨宇光表示,第四代空间站和第三代空间站最大的差异在于其采用横架挂舱式的结构,而非积木式的模块化结构。国际空间站设置了108米长的横架,巨大的太阳能帆板布置在横架两侧,既避免了遮挡问题,又保证了供电。
杨宇光说,我国“天宫”空间站虽然没有巨大的横架,但巧妙地利用“T”字构型,问天实验舱和梦天实验舱舱体起到横架作用,两舱之间跨度近40米,太阳能帆板置于问天和梦天实验舱尾部,同样可以实现防遮挡、保供电的目标。
“因此,从供电能力、科研机柜在空间站所占比例,以及其他性能和功能指标等方面,我国达到了人类最先进的第四代空间站标准,这是少花钱、多办事、办好事的一个典型案例。”杨宇光对红星新闻记者表示,“我国是航天大国,建设成航天强国需要在多个领域都达成重要的成就与目标。在载人航天领域,建成空间站并正常地开展科学实验是成为航天强国非常重要的标志。梦天的发射,不仅对建成空间站有不可替代的意义,对于我国成为航天强国同样意义重大。”
建造中国空间站、建成国家太空实验室是载人航天工程“三步走”战略的重要目标,也是建设航天强国、科技强国的重要标志。
今年6月,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭发射成功,航天员刘洋、陈冬、蔡旭哲进入天和核心舱,中国空间站任务全面转入建造阶段。
7月,由中国科学院力学研究所抓总研制的“力箭一号”(ZK-1A)运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,采用“六箭一星”的方式,成功将六颗卫星送入预定轨道。
8月,我国在太原卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭,成功发射首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”,标志着世界首颗森林碳汇主被动联合观测遥感卫星正式服役。
10月,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将“夸父一号”先进天基太阳天文台卫星发射升空,该卫星是由中国太阳物理学家自主提出的综合性太阳探测专用卫星,实现中国综合性太阳卫星探测零的突破。
红星新闻记者 吴阳 实习记者 王辰元 实习生 史焱 北京报道
编辑 余冬梅 张莉