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解析问天实验舱的“独门神器”

时间:2022-07-26 11:46:49 | 来源:兵团日报

7月25日在北京航天飞行控制中心拍摄的问天实验舱与空间站组合体交会对接。这是问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口的模拟图像。 新华社记者 郭中正 摄

7月24日14时22分,搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约495秒后,问天实验舱与火箭成功分离并进入预定轨道,发射取得圆满成功。 新华社记者 杨冠宇 摄

搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭发射现场(摄于7月24日)。 新华社记者 杨冠宇 摄

7月25日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十四号航天员乘组进入问天实验舱。航天员陈冬(中)、刘洋(右)、蔡旭哲进入问天实验舱。神舟十四号航天员乘组于7月25日10时03分成功开启问天实验舱舱门,顺利进入问天实验舱。这是中国航天员首次在轨进入科学实验舱。新华社记者 郭中正 摄

■编者按

7月24日14时22分,搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约495秒后,问天实验舱与火箭成功分离并进入预定轨道,发射取得圆满成功。这是我国载人航天工程立项实施以来的第24次飞行任务,发射的问天实验舱是中国空间站第二个舱段,也是首个科学实验舱。

问天实验舱有哪些“独门神器”?未来将开展哪些任务?首次执行交会对接,长征五号B遥三运载火箭面临哪些挑战?敬请关注本期“今日关注”。

●新华社记者 李国利 赵叶苹 张瑞杰

7月24日下午,随着长征五号B遥三运载火箭冲上云霄,我国空间站建造阶段首个实验舱,也是我国迄今为止发射的最重航天器——约23吨的问天实验舱发射升空。

问天实验舱舱体总长17.9米,直径4.2米,比天和核心舱更“强”更“壮”;还拥有三个“独门神器”:航天员专用的出舱区——气闸舱;操作更灵巧、精细的小机械臂;可以为整个空间站收集能量的柔性太阳翼。

气闸舱:航天员的专用出舱区

空间站任务开启后,我国航天员已经进行了多次出舱活动,天和核心舱上的出舱口名为“节点舱”,兼具航天器对接与停泊及航天员出舱多项功能,舱内设备、管路和电缆较多。问天实验舱升空后,航天员今后出舱活动就有了一个专用出舱区——气闸舱。

据航天科技集团五院空间站系统总体主任设计师张昊介绍,气闸舱是一个内圆外方的舱体,具有舱容更大、舱门更宽、舱内更整洁等特点。未来,气闸舱将成为整个空间站系统的主要出舱通道。

航天员在节点舱的出舱活动空间大概是七八个立方米,气闸舱可以达到十二三个立方米;气闸舱比节点舱更加整洁,舱内只配置了与出舱相关的设备,没有其他管路电缆的羁绊;舱门直径达1米,比节点舱舱门直径大15厘米。

“航天员从这里进进出出,可以更舒展、更从容,还能携带大个头的设备出舱工作,出舱能力大大提升。”张昊说。

问天实验舱共有22个标准载荷接口。未来十年,在空间站搭载的科学实验载荷,可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置,“即插即用”,可以不需要航天员出舱进行人工操作。

小机械臂:“短小精悍”,可独立完成舱外照料

与天和核心舱一样,问天实验舱也搭载了一个机械臂。相比于核心舱配备的展开长度达10米、最大承载质量25吨的大机械臂,问天实验舱的机械臂要显得更“短小精悍”。

张昊介绍,大机械臂手臂够长,转移范围更大,作业半径近10米;力气够大,简直是一个“大力士”,可以抓住并转移一个完整的航天器。

相比之下,问天实验舱的小机械臂长度约5米,承载能力为3吨,但这个“小手”的设计目的就是抓握中小型设备,进行更为精细化的操作。

比如,它可以在不需要航天员出舱的情况下,独立完成舱外载荷的安装、更换等照料操作,可以有效节省航天员在轨工作负荷。

大小机械臂还可以组合使用,组成约15米长的组合臂,开展更多的舱外操作。“我们可以将大小机械臂视为人的两只手,互相交接东西,协作使用;也可以将两只手臂攥在一起,形成一个更长的机械臂,可以进行覆盖整个空间站表面的一些操作和爬行需求。”张昊说。

柔性太阳翼:是目前国内最长最大的一个

问天实验舱所携带的太阳翼,是目前国内最长最大的柔性太阳翼,刷新了我国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。

据张昊介绍,问天实验舱太阳翼单翼展开阵面加上一些安装结构,长度接近28米,两个太阳翼全部展开将近56米,比空间站三个舱组合在一起的舱体尺寸还要大,且一个太阳翼阵面面积可达100多平方米,将有效收集更多的太阳能,为空间站运行提供充足的能源。

“这么大的太阳翼单翼发电功率9千瓦,双翼可达18千瓦,日平均发电量超过430度。与核心舱交会对接完成后,可以满足整个空间站的用电需求。”张昊说。

问天实验舱的太阳翼面积大、柔性也大。航天科技集团五院问天实验舱GNC分系统副主任设计师宋晓光说,这个太阳翼只比衣服硬一点,而且采用了双轴控制,在舱体姿态不做调整的情况下,就能随时调整朝向。

空间站在轨建造完成后,天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部,届时,问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”,为组合体源源不断地供电送能。(据新华社)

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