三箭齐发搭建“天地运输走廊” 中国空间站寿命可达15年
语音播报

随着长征五号 B 火箭成功发射空间站核心舱首战告捷,中国载人空间站建设拉开大幕。昨天,中国空间站建设中的火箭系统、空间站系统、载人飞船系统、货运飞船系统、光学舱系统负责人,分别就中国空间站建设的有关情况,接受了记者采访。航天科技集团五院空间站任务总设计师杨宏告诉记者,中国空间站具备 15 年设计寿命,可长期在轨稳定运行。天和核心舱在设计上较过去有了很大突破,供航天员工作生活的空间约 50 立方米,未来加上两个实验舱后,整体能够达到 110 立方米。不仅活动空间大,航天员在空间站的补给也得到了更好保障。


火箭系统:三箭齐发 搭建空间站 “天地运输走廊 ”

航天科技集团一院长征五号系列火箭总指挥王珏介绍说,空间站各舱段将由长征五号 B 运载火箭在中国文昌航天发射场发射,货运飞船将由长征七号运载火箭同样在中国文昌航天发射场发射,神舟载人飞船将由长征二号F火箭在中国酒泉卫星发射中心发射。长征二号 F 运载火箭系统、长征七号运载火箭系统以及长征五号 B 运载火箭系统,均由中国航天科技集团有限公司研制,是目前载人航天工程中的三大运载火箭系统。他们各司其职,为中国空间站的建造运营搭建起“天地运输走廊”。

长征五号 B 运载火箭(CZ-5B)是我国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭,承担我国空间站舱段发射任务。该火箭于 2020 年 5 月首飞成功。长五 B 火箭是我国首型“一级半”火箭,目前近地轨道运载能力最大的运载火箭,代表了我国运载火箭技术的最高水平,近地轨道运载能力不低于22 吨,是个不折不扣的“大力士”。

举世瞩目的“第一棒”

长征五号 B火箭是专门为我国载人航天工程空间站建设而研制的一型新型运载火箭,于 2020 年 5 月5日成功首飞。长征五号 B 遥二火箭发射空间站核心舱,是长征五号 B 火箭的首次应用性发射,也是空间站建造的开局之战,将全面吹响我国打造载人空间站的集结号,举国关注、举世瞩目。继长征五号 B 运载火箭跑出“第一棒”后,长征七号运载火箭和长征二号 F 运载火箭将接力发射货运飞船和载人飞船,这将是我国航天历史上首次呈现多型长征火箭执行同一任务的情况。

载人空间站舱段是我国迄今为止重量最大的载荷,质量重达20 余吨,而长征五号 B 火箭拥有长度达到 20.5 米的国内最大整流罩,近地轨道运载能力达到 25 吨级,是我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭。发射载人空间站舱段,只有长征五号 B 运载火箭能够胜任。

为了满足空间站任务要求,研制团队开展了一系列技术攻关和创新,相继攻克了超大整流罩研制、大直径舱箭连接分离、大推力直接入轨偏差精确控制等核心技术,并在此基础上进行了持续优化和改进,实现了创新技术的再升级。结合空间站舱段任务特点,长征五号B火箭事先规划了应急轨道,这也是我国首次在非载人火箭上应用该项技术,以确保发射万无一失。与此同时,火箭还突破了零窗口发射技术,能将“零窗口”拓展到±1 分钟的“窄窗口”,以更好地满足后续实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ与核心舱进行空间交会对接的需要。

首型高密度发射的新一代运载火箭

长征五号 B火箭以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,“两兄弟”遵循模块化、系列化的研制思路,实现了助推器和芯一级模块的完全共用,不仅降低了研制成本,而且实现了对共性技术的最大验证,提升了火箭的可靠性和任务适应性。

此前,“胖五”已经在1年之内完成了包括天问一号火星探测器和嫦娥五号探测器在内的 4 次重量级发射任务。长征五号 B 遥二火箭成功发射空间站核心舱后,“胖五”实现了 16 个月“五连胜”,已成为新一代运载火箭中首个进行高密度发射的型号。


空间站系统:三舱结构 构筑安全舒适的“ 太空之家 ”

自上世纪 90 年代初,我国载人航天工程正式启动,国家采取了分步实施的战略,具体分为三步,其中,第一步是载人飞船阶段,在此期间完成了载人飞船的研制,实现了航天员天地往返等目标。第二步是空间实验室阶段,在这一阶段,不仅掌握了出舱、交会对接技术,成功对航天员中期驻留太空进行了验证;而且还成功验证了推进剂在轨补加技术,完成了运送货物补给等任务。第三步是空间站建设阶段,我国将建造长期有人照料的空间站。昨天,天和核心舱发射成功则是第三步的首飞之战。

中国空间站研制工作由航天科技集团五院抓总研制。航天科技集团五院空间站任务总指挥王翔昨天告诉记者,作为人类历史上规模最大的航天器,空间站是一种在近地轨道长时间运行、可满足航天员长期在轨生活、工作以及地面航天员寻访的载人航天器,代表了当今航天领域最全面、最复杂、最先进和最综合的科学技术成果。2010 年 9 月 25 日,中国空间站工程正式批准实施,此后 11 年间,航天科技集团五院始终秉承“独立自主、以人为本、兼容并蓄、持续发展”的设计理念,坚定不移地走中国航天独立自主的发展道路,实现了载人航天事业三步走的跨越式发展,中国空间站的论证、设计和建造充分展现了中国智慧、中国方案。“建成和运营近地载人空间站,将使我国成为独立掌握近地空间长期载人飞行技术,具备长期开展近地空间有人参与科学技术试验和综合开发利用太空资源能力的国家。”

王翔介绍说,中国空间站以天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱为基本构型。航天科技集团五院空间站任务总设计师杨宏介绍,中国空间站具备 15 年设计寿命,可长期在轨稳定运行。在空间站关键技术验证阶段,我国将发射天和核心舱以及2艘载人飞船、2 艘货运飞船,完成空间站推进剂补加、再生生保、柔性太阳电池翼和驱动机构、大型柔性组合体控

制、组装建造、舱外操作、在轨维修等7大关键技术验证,为实施空间站组装建造和长期运营任务奠定基础。此次成功发射的天和核心舱,是空间站组合体控制和管理的主份舱段。杨宏表示,天和核心舱具备交会对接、转位与停泊、乘组长期驻留、航天员出舱、保障空间科学实验等能力;密封舱内配置有工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区以及锻炼区,能够为航天员工作和生活提供舒适良好的保障条件。接下来,核心舱将按既定飞行程序,展开各项动作,开展在轨工作,并等待货运飞船和载人飞船的到来。

航天科技集团五院空间站任务总设计师杨宏介绍说,中国空间站总体构型是 3 个舱段,包括“天和”核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ,整体呈 T 字构型。其中,“天和”核心舱全长 16.6 米,最大直径4.2 米,发射质量 22.5 吨,是未来空间站的管理和控制中心。“天和”可支持 3 名航天员长期在轨驻留,支持开展舱内外空间科学实验和技术试验,是我国目前研制的最大的航天器。

杨宏表示,为了让航天员在太空中的长期生活更加舒适,核心舱在设计上较过去有了很大突破,供航天员工作生活的空间约 50 立方米,未来加上两个实验舱后,整体能够达到 110 立方米。不仅活动空间大,航天员在空间站的补给也得到了更好保障。此前我国航天员在轨飞行时间的最高纪录是 33 天,航天员生存所必需的水和氧气由航天器直接送入太空。为了让航天员实现更久的在轨停留,空间站设计了完整的可再生生命保障系统。航天员呼出的水蒸气会通过冷凝水方式回收,排泄的尿液也会回收净化,重新作为饮用水和生活用水使用。电解制氧时产生的氢气与航天员呼出的二氧化碳,将通过化学反应生成氧气,这也能够降低氧气的补给需求。

空间站资源十分宝贵,经过科学且慎重的遴选,空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体等类别相关的科学研究实验设施。空间站上将部署 10 余个先进科学实验柜、舱外载荷安装平台以及共轨飞行的巡天望远镜,提供空间科学实验条件,解决大规模空间应用问题。

货运飞船系统: “ 快递小哥”使命必达

2017 年 4 月 20 日 19 时 41 分,中国首艘货运飞船天舟一号在中国文昌航天发射场发射升空。发射入轨后,天舟一号与在轨运行的天宫二号空间实验室先后进行 3 次交会对接及 3 次推进剂在轨补加,验证了货物运输和推进剂在轨补加等多项关键技术,为我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步空间站研制建设奠定了坚实基础。在中国空间站建造过程中,在每一次发射载人飞船之前,我国都将实施货运飞船的发射,真正做到“兵马未动粮草先行”。

从“接收订单”到“成功交货”,天舟货运飞船在舱内设计、运送方式等各方面应用先进技术,始终将以饱满的工作状态,出色完成从“装货”、“运货”到“送货”的物资运输任务。

核心舱成功发射后不久,下一个执行任务的“小伙伴”将是天舟二号货运飞船了,相信有天舟一号优异表现为基础,勤劳的“快递小哥”——天舟二号,必将使命必达。

载人飞船系统:5 年之后 “ 神舟 ” 再飞天

在此次中国空间站任务中,载人飞船由航天科技集团五院抓总研制,主要任务是研制神舟载人飞船。载人飞船系统相关负责人昨天表示,神舟载人飞船是我国自行研制的用于天地往返运输人员和物资的载人航天器,达到或优于国际第三代载人飞船技术,具有完全自主知识产权及鲜明的中国特色。飞船可一船多用,既可留轨观测又可作为交会对接飞行器,满足天地往返的需求。

在天舟二号和核心舱实行对接后,载有三名航天员的神舟十二号飞船即将进入发射倒计时阶段。中国航天5年之后,将再度送航天员重返太空。中国上一次发射神舟载人飞船,还是2016年10月17日的神舟十一号。

光学舱系统:全天候开展巡天和对地观测

在此次中国空间站任务中,光学舱系统由航天科技集团五院抓总研制。主要负责研制空间站“巡天”光学舱平台,用于上行多功能光学设施,单独发射入轨,与空间站共轨飞行,支持多功能光学设施开展巡天和对地观测;需要时可与空间站主体对接,开展推进剂补加、设备维护和载荷设备升级等活动。

航天科技集团五院光学舱系统专家昨天表示,与空间站伴飞的光学舱,将搭载2米口径的巡天望远镜。这台望远镜的分辨率与美国哈勃空间望远镜相当,但视场角是后者的 200 多倍,它将在大范围巡天科学研究方面显身手。

广州日报·新花城记者:肖欢欢通讯员庞丹

广州日报·新花城编辑:蔡凌跃