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天宫一号于近日发射 中国开始首次空间对接任务

http://www.kexue.com 2011-09-21 10:43:51 北京日报  发表评论
图为转运途中。中新社发 宿东 摄 
图为转运途中。中新社发 宿东 摄
 
9月20日11时38分,发射塔架开始关闭,等到发射前40分钟才能打开。新华社记者秦宪安摄 
9月20日11时38分,发射塔架开始关闭,等到发射前40分钟才能打开。新华社记者秦宪安摄
 
长征二F运载火箭组合体露出真容。  新华社记者秦宪安摄 
长征二F运载火箭组合体露出真容。 新华社记者秦宪安摄
 
9月20日9时,天宫一号目标飞行器、长征二F运载火箭组合体开始转运。新华社记者秦宪安摄 
9月20日9时,天宫一号目标飞行器、长征二F运载火箭组合体开始转运。新华社记者秦宪安摄

  中国载人航天工程新闻发言人20日宣布,我国将实施载人航天工程首次空间交会对接任务,执行任务的天宫一号目标飞行器、长征二F运载火箭组合体已从酒泉卫星发射中心垂直总装测试厂房顺利转运至发射区。天宫一号将于9月27日至30日择机发射。按照计划,首次交会对接任务将首先发射天宫一号目标飞行器,之后发射神舟八号飞船,实施无人自动交会对接试验。

  各大系统进入最后准备

  据介绍,天宫一号目标飞行器、长征二F运载火箭等飞行产品自6月底陆续进场后,按照飞行任务测试发射流程,相继开展了总装测试等技术区的准备工作,长征二F运载火箭还针对发射“实践十一号04星”的火箭故障原因,采取了相应改进措施。天宫一号在完成推进剂加注后,与运载火箭吊装对接构成一个完整的组合体。20日9时,承载着组合体的活动发射平台驶出载人航天发射场垂直总装测试厂房,安全转运至发射塔架。未来几天,发射场将陆续进行目标飞行器、火箭功能测试和器箭地联合测试等工作,进行最终状态检查和确认后,火箭加注推进剂,择机实施发射。目前,执行首次交会对接任务的各大系统已进入最后准备工作状态,各项准备工作进展顺利。

  “天宫”将与“神八”对接

  按照计划,首次交会对接任务将首先发射天宫一号目标飞行器,之后发射神舟八号飞船,实施无人自动交会对接试验。天宫一号飞行的主要任务是,为实施航天器空间交会对接飞行试验、突破和掌握交会对接技术提供交会对接目标,初步建立长期无人在轨运行、短期有人照料的载人空间试验平台,为空间站研制积累经验,进行空间科学实验、航天医学实验和空间技术试验。

  此外,我国还计划于2012年发射神舟九号、神舟十号飞船,以进一步掌握飞行器空间交会对接技术。同时,在2020年前后,研制并发射核心舱和实验舱,在轨组装成载人空间站。有关航天专家透露,之所以需要这么长时间,主要是因为空间站建设需要大推力的运载火箭。空间站由很多舱段合成,每一个舱段至少在20吨左右,而现有长征二号运载火箭的运载能力仅为七至八吨。

  “神九”或为有人对接

  中国载人航天工程原副总指挥张建启介绍,中国载人航天工程分三步:一是航天员上天;二是多人多天飞行、航天员出舱,实现飞船与空间舱交会对接,发射短期有人照料的空间实验室;三是建立永久性空间站。此次发射是完成第二步的后续任务,为完成第三步战略目标打下基础。

  “交会对接”是举世公认的航天技术瓶颈,国外航天器在空间交会对接过程中就曾失败,如俄罗斯“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站在对接过程中“相撞”。张建启说,“神八”是无人对接,“神九”、“神十”是否为有人对接,要看“神八”交会对接的情况,只有3次对接成功,第二步战略目标才全部达到。

  本报记者 刘欢 形

  专家解读

  航天技术难点——“空间交会对接”

  北京大学地球与空间学院焦维新教授说,空间实验室就像是一座空间大厦,是在太空轨道上逐步组装起来的。当各种部件在地面上设计完成以后,借助大型的运输工具,也就是能够进行大运载的火箭把大的部件送入到太空,这是地面研制技术。还有组装技术,包括比较实用的机器手,因为大的部件是无法靠人使用的,需要使用机器手。

  焦维新说,建设天宫一号空间实验室最关键的部分就是“空间交会对接”技术。两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调,在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上,通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统,称为交会对接系统。

  焦维新说,在对接时,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。这个难度是非常大的,因为两个航天器的速度都很快。就像是地面的两辆急速飞驰的跑车,要让它们的距离必须一直保持在1米左右,这是非常不容易做到的。

  天宫一号与其他空间站六大不同

  天宫一号只是空间站的雏形,是试验性空间站。那么试验性空间站有哪些特点?它和其他国家的空间试验站有何不同?

  天宫一号并非真正的空间站,而是用于试验我国未来空间站项目所需技术的首个太空试验平台,目的是为此后我国建设空间站做准备。

  回望前苏联、美国及欧洲航天局的空间站发展历程,均为先研制试验性空间站、再建造其他空间站。我国航天专家庞之浩认为,研制试验性空间站是建造空间站的重要前提和技术保障。

  试验性空间站是为发展其他空间站,从运输器过渡到载人航天基础设施的试验性航天器;而空间站指可供多名航天员巡访、长期工作和居住的载人航天器。

  结合国外试验性空间站和其他空间站的发展,庞之浩指出,两者之间主要存在六大区别。

  “首先,试验性空间站在轨寿命通常低于5年,而其他空间站可达5至10年,或者更长。”他说。

  其次,试验性空间站的规模较小,对接口也少,没有扩展能力。而其他空间站至少有2个对接口,能同时对接载人运输器、货物运输器或专用实验舱。

  三是试验性空间站上的航天员一次在轨时间较短,一般是几十天。而其他空间站上的航天员一次在轨时间大多为百天以上。

  此外,两者的区别还体现在:试验性空间站上的燃料和消耗品原则上要一次带足,其他空间站则是用货运飞船定期进行多次补给;试验性空间站上的有效载荷设备很少更换,但其他空间站可多次更换和增加实验仪器;试验性空间站上的航天员一般不进行航天器的维修工作,只进行试验、训练等,而其他空间站上的航天员要经常进行维修工作。

  “简言之,试验性空间站的各方面要求均比空间站低,因而技术难点少,比较容易研制。”庞之浩说。

  谈及天宫一号,庞之浩表示该飞行器与国外试验性空间站在功能和用途方面有相似之处,但质量较小,约为8吨,而国外试验性空间站都为20吨级以上,因此称其为简易“空间实验室”更加合适。

  据《科技日报》

  新闻链接

  嫦娥二号从深空

  传回首批科学探测数据

  本报讯(记者 刘欢)昨天,记者从国家国防科技工业局获悉,我国第二颗月球探测卫星嫦娥二号已成功从172万公里外深空传回第一批科学探测数据。根据工程总体安排,卫星将于近日择机再次开启部分有效载荷,执行科学探测任务。

  在嫦娥二号从月球飞往拉格朗日L2点过程中,太阳风离子探测器、太阳高能粒子探测器、γ射线谱仪等三种有效载荷开机,获取了大量空间环境探测数据。自9月15日19时25分开始,嫦娥二号以每秒750千比特的速率下传了3个多小时,将这些科学数据全部传回地面,下传的数据达到7千兆比特。这些有关地球到日地拉格朗日L2点之间的空间环境探测数据,对于加深人类对日地空间环境的认识,进行天文学研究具有重要价值。

  截至9月20日,嫦娥二号卫星已环绕L2点稳定运行近26天。目前,卫星状态良好,各类飞控事件执行正常,剩余推进剂约115千克。嫦娥二号卫星预计环绕L2点飞行至明年年底,为我国即将建成的深空测控站提供空间测试和校验目标,进一步验证我国远距离测控能力。

  同时,嫦娥二号卫星上搭载的太阳风离子探测器、太阳高能粒子探测器、X射线谱仪、γ射线谱仪、微波探测仪等有效载荷,将继续探测地球远磁尾的高能粒子,并对可能的太阳X射线爆发和宇宙γ暴等进行观测,获取科学数据,加深对日地空间环境的认识。

  延伸阅读

  中国缘何要建造

  自己的空间站

  北京大学地球与空间学院焦维新教授介绍说:“造船是为了建立空间站,建站是为了科学实验,这就是我国自主建立空间站的原因。”飞船在太空飞行一般是一周左右,它所能进行的科学实验无论是从内容还是时间上都是有限的。只有空间站可以长时间在太空中运行。这样,我们就可以做各式各样的科学实验,还有进行太空产品的开发研制。

  中国工程院院士张履谦表示,空间站是航天事业发展的一个必然趋势,它代表了一个国家的航天国力。如果我们现在不去掌握这项技术,等到需要使用空间站时再来建造就会落后了。

  “天宫一号建成后,可以用来进行科学实验、生产、太空观测、侦察、在太空中储备物质等多种用途。在对地观测方面,当地球上发生地震、海啸或火山喷发等事件时,空间站上的航天员可以及时调整遥感器的各种参数,以获得最佳观测效果。”

  除此之外,中国科学技术大学地球和空间科学系胡友秋教授认为,天宫一号的建立可以为我国带来很大的经济价值。比如在太空育种方面,就可以培育出各种各样的蔬菜,对农业会有很大的好处;在工业方面,还可以制造出在地球上制造不出来的材料;另外,还有导航,比如GPS定位可以大大方便人们的出行,但是如果不借助空间站就无法实施。

  外媒点评

  中国下一次太空

  飞跃进入倒计时

  德新社日前发表文章说,随着发射架上的火箭整装待发,准备把中国第一个太空实验室送入轨道,中国在今后10年内组建永久性空间站的计划已经进入了关键阶段。尽管美国停止了其航天飞机计划,而且在俄罗斯“联盟”号飞船发生事故之后,国际空间站的前途也变得扑朔迷离,但是中国正在加快步伐,准备进行下一次巨大飞跃。

  文章说,天宫一号是一个轨道舱,它将发挥基础型太空实验室的作用,使中国能够掌握对于成功实施空间站计划至关重要的对接操作技术。在酒泉卫星发射中心,同时等待发射的还有神舟八号太空飞船,它将在天宫一号之后进入轨道,并执行第一次对接操作。

  文章说,在中国的“长征”系列运载火箭意外出现问题导致了延误之后,天宫一号可望于本月晚些时候发射。8月18日,“长征二号丙”火箭未能将一枚卫星送入预定轨道。这对于中国的航天工程人员来说是一次罕见的挫折。

  澳大利亚太空旅行专家莫里斯·琼斯说:“他们已经查清了问题的原因,将会恢复过来。事故导致了短时间的推迟。”美国海军军事学院研究中国空间计划的专家琼·约翰逊-弗里兹认为,最近发生的故障不会妨碍整体计划的进展。

  文章说,一旦天宫一号进入其预定轨道,无人操纵的神舟八号飞船随后也将发射,以便试验遥控的对接操作。航天员计划在明年执行神舟九号和神舟十号飞行任务,对天宫一号进行两次造访,并搭建起一个由互相连在一起的太空舱组成的微型空间站。中国的实验性空间实验室在尺寸上无法与美国1973年发射的“太空实验室”或前苏联1986年发射的“和平”号轨道站相提并论,但是作为第一步它确实达到了目的。一个打算永久停留在太空中的空间站计划在2020年前后投入运行。不过鉴于俄罗斯与美国合作的国际空间站计划最迟在2020年前将彻底关闭,届时中国将成为在太空中拥有载人前哨基地的唯一国家。对于年轻的航天国家来说,这将是一个伟大的胜利。

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