揭秘“天宫一号”

时间:2022-04-23 06:13:27

等待不只是中国航天人。

9月19日,长征系列运载火箭成功发射,将所搭载的“中星IA”送入预定轨道,走出了一个月前发射失利的阴影。备受外界瞩目的“天宫一号”,终于开始最后的升空倒计时。

“天宫一号”早在6月底就已完成总装,进入酒泉卫星发射中心开始各项测试工作;用于发射的“长征2F”运载火箭也_于7月23日上午运抵酒泉卫星发射中心。眼看各项工作准备就绪,8月18日,长征火箭因自身故障未能将一颗卫星送入预定轨道。“天宫一号”原定发射计划被迫推迟。

按中国载人航天发射窗口时间推算,“天宫一号”的最佳发射窗口期应该是9月27-30日之间。不过,负责载人航天工程的总装备部表示,具体时间将以官方公布为准。中国重大工程项目要求“万无一失”,只有达到这一要求,中国官方才会公布准确的发射日期。

长征火箭走出失利阴影

“长征2F”载人火箭是中国目前可靠性,安全性要求最高的火箭。其可靠性指标为0.97,即发射100次,失败不能超过3次。而在3次失败发射中,为确保航天员安全,又要求安全性指标达到0.997,即如果发射失败,危及航天员安全的事故概率要小于0.003。

航天专家透露,在完全串联系统中,若火箭零部件的可靠性为0.99999,即10万个零件中有故障的不多于1个,组装火箭的可靠性也只有0.37,也就是发射3枚火箭就有可能失败1枚。而要使火箭的可靠性达到0.9999,就要求零件的可靠性达到0.99999999,地就是说,1亿个零件中,不可靠的都不能多于1个。

为实现高可靠性,“长征2F”火箭从工程立项到1999年首飞,用时7年。从1999年11月20日的“神舟一号”至2008年9月5日的“神舟七号”,“长征2F”七次发射,无一失利,成功率100%。

“天宫一号”是中国未来空间站的实验版。“天宫一号”作为目标飞行器成功发射后,在为期两年的设计寿命内,神舟八号、九号、十号飞船将陆续升空,与之对接,因而对运载火箭的可靠性和精确度,要求更高。

有关专家表示,“神舟七号”之前,火箭发射失败顶多就是一次任务的失败,而从“天宫一号”到“神舟十号”,火箭一次发射失败将意味着整个工程的失败。

因此之故,8月18日,“长征二号丙”运载火箭在发射“实践十一号04星”时失利,“天宫一号”推迟了原定发射计划。

“长征二号丙”火箭是中国运载火箭家族的大梁,“长征2E”、“长征2F”及改型火箭系列均由此衍生,若搞不清楚其中的问题,将会引发一系列反应。

9月5日,中国航天科技集团公司对外公布,“实践十一号04星”发射失利系因火箭飞行不稳造成。火箭专家透露,原因是“游动发动机和伺服机构”连接部位存在着不可靠因素。

两周后,“长征三号乙”运载火箭在西昌成功将“中星1A”送入预定轨道。外媒报道,此举显示火箭故障已经排除,从而为“天宫一号”的发射铺平了道路。

截至本刊记者发稿时,酒泉卫星发射中心已对载人航天发射场设施设备全面进行了检修检测和质量评审,各系统均已完成最后准备工作,发射场系统处在待发状态。这意味着“天宫一号”再次提上发射日程,进人升空倒计时,

破解对接难题

“天宫一号”自重8吨多,包括实验舱和资源舱两个舱――实验舱用于航天员驻留期间在轨工作和生活,资源舱内装有发动机、电源系统等,为“天宫一号”在轨运行提供动力。

“跟杨利伟乘坐的‘神五’比,‘天宫一号’的舱内环境要舒服多了。”中国载人飞船和空间实验室副总指挥叶勋描述说,宇航员从飞船上进入“天宫一号”,感觉就像下了小汽车,来到一个精致小巧的单身“公寓”――这个“公寓”是个圆柱体,直径大约3.35米,长4米,差不多有15立方米。

“天宫一号”从2006年开始研制,通过大量计算、仿真和地面各种试验的验证,全力做到可靠和安全,就连空间碎片可能发生的撞击都做了考虑。中国为此根据已掌握的空间碎片数据,特意设计了一套计算软件,用以规避碎片撞击。

根据中国载人航天工程“三步走”战略规划,神舟一号至七号,成功实现了第一步的多人多天飞行试验和出舱活动;“天宫一号”和接下来的神舟八号至十_号'将实现第二步的空间对接等主要目标,为第三步建设空间站做准备。

空间交会对接是举世公认的航天技术瓶颈,迄今只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术。

1966年3月16日,美国“双子星座8号”飞船与由“阿金纳”火箭末级改装的对接目标实现了世界上首次交会对接。1967年10月,苏联“宇宙188号”飞船与“宇宙186号”飞船实现了世界上首次无人自动交会对接。1969年7月,美国阿波罗登月舱与指令服务舱实现了首次月球轨道人控交会对接。

“天宫一号”将先后与神舟八号、九号、十号飞船进行太空对接。中国空间技术研究院专家庞之浩说,“天宫一号”实验舱只有一个对接口,在与“神舟八号”对接成功并运行一段时间后,将抛掉“神舟八号”与“神舟九号”对接,然后再抛掉“神舟九号”,最终与“神舟十号”对接。

在他看来,这种在太空中的“N+1”式交会对接是中国首创,其他国家空间飞行器交会对接历史上尚没有出现过这种模式,而中国未来的空间站或许将采用多口对接。

“交会对接”需要两个航天器的轴线在同一条直线上,并且相对速度要接近0,难度非常大。最令人挠头的就是空间“追尾”,飞行器在对接过程中,飞行时速达到28000公里以上,如果计算不准,就可能发生相撞事故。

根据航天员介入的程度和智能控制水平,“交会对接”可分为手控、遥控和自主3种方式。庞之浩说,在有人控制的情况下,一般发生重大追尾事故的概率要低,而在没有航天员的情况下就要靠地面引导和自动控制了。

“中国将在首次对接上采用无人化自动交会对接方式,如果成功,那将是一项重大成就。”乔治・华盛顿大学的太空专家约翰・洛格斯登说,中国在某种程度上模仿了美国航天局45年前的“双子星座”计划,不过,“双子星座”的交会行动由飞船上的宇航员控制。

尽管中国官方小心翼翼地表示,中国的交会对接技术还需要实践来验证,但从其雄心勃勃的太空计划所排出的时间表上,不难看出,中国航天人自信已经掌握了空间对接技术。

按计划,在“神舟八号”首次实现无人空间交会对接后,还将在2012年陆续发射神舟九号和十号飞船,实施载人对接的飞行试验。中国载人航天工程总设计师周建平在最近一次讲话中表示,“通过这三次交会对接飞行试验,我们将突破和基本掌握交会对接技术。”

军用猜测

中国载人航天计划于1992年9月21日正式启动,史称“921”工程。初期目标是将航天员送入太空,远期则包括建立永久空间站以及月球探索。

2003年至2005年,总装备部组织进行了载人航天工程第二步任务的深入论证,提出了工程第二步第一阶段的主要任务目标:一是实施航天员出舱活动,突破航天员出舱活动技术;二是实施航天器交会对接试验,突破和掌握航天器交会对接技术;三是开展有效的空间应用、空间科学与技术试验;四是为工程进一步的发展创造基本条件。2005年2月,中央批准启动“921”工程第二步第一阶段任务。

“天宫一号”主要实施第二步第一阶段中的航天器交会对接任务。与此同时,总装备部再次组织对载人航天后续任务进行深入论证,整体规划论证了工程第二步第二阶段和第三步任务,将任务的总目标确定为载人空间站工程,并编制了《载人空间站工程实施方案》。

2010年8月16日,中央专委召开会议审议并原则同意《载人空间站工程实施方案》,明确争取到2020年前后,建成和运营近地载人空间站。同年10月25日,中央政治局常委会召开会议,批准实施载人空间站工程。

“天宫一号”发射之后,2015年左右,中国将陆续发射“天宫二号”和“天宫三号”空间实验室。到2020年前后,将在太空建立长期有人照料的空间站。庞之浩表示,中国空间站将采用积木式构型,包括一个核心舱、两个实验舱,总质量60吨;核心舱以组合体控制任务为主,实验舱I兼有组合体控制与应用实验功能,实验舱Ⅱ以应用实验任务为主。

中国的空间站计划引发了西方军事观察家关注。在他们看来,中国空间站研发的领军力量是总装备部,显然具有军事用途。

美国把目光锁定在“天宫一号”的“军事用途”上,说“天宫一号”平时将自动运行,而中国军方的航天员会定期前往空间站,取回“可能是侦察图像或其他传感器捕捉的数据”。

传统基金会亚洲问题研究中心的研究员成斌提出,中国即将发射的“天宫一号”,最重要的一点在于对接的技巧和技术,这意味着对推进器等装备的精确控制,有明显的军事和反卫星意义。

“美国总是一厢情愿地把自己的想法强加给中国,实际上是他们想这么做。”大陆不愿具名的军事专家表示,美国在太空领域的军事活动路人皆知,中国一直倡导和平利用外太空。

关于中国空间站的用途,官方表述是,将用来进行科学实验、生产、太空观测、侦察、在太空中储备物质等多种用途。不过,了解空间交会对接技术的专家表示,对接技术确实意味着具备了捕捉、俘虏卫星的能力,但目前并没有迹象表明中国在将这项技术用于军事目的。

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