2016年10月14日,龐之浩在天津市南開大學附屬小學進行航天科普講座
騰訊太空訊 2016年10月17日7時30分 ,神舟十一號飛船在我國酒泉衛星發射中心由“神箭”長征二號F遙十一運載火箭搭載兩名航天員景海鵬、陳冬成功發射升空,并將與9月15日發射升空的天宮二號空間實驗室進行交會對接。航天員會在組合體飛行器中生活30天,這也是我國迄今為止時間最長的一次載人航天飛行。
2016年10月12日和14日,在神舟十一號發射前夕,由北京市科學技術協會、北京科普發展中心主辦,青蜜旗下社團經理人承辦的航天科普講座沙龍活動上,中國空間技術研究院研究員、《國際太空》雜志主編龐之浩走進北京航天中學和天津市南開大學附屬小學,給兩場500余名師生帶來了一場題為“揭秘神舟十一號與天宮二號”的航天主題科普講座。以下內容為兩次講座實錄整理。
神舟十一號基本情況
神舟十一號與之前發射過的“神舟家族”的成員們一樣,都是三艙結構,由軌道艙、返回艙和推進艙組成。整體高度為9米,最大直徑2.8米,起飛質量8噸。將完成三項任務:執行人員與物資天地往返任務;進一步驗證改進型飛船性能;確保航天員安全返回地面。
雖然神舟系列飛船外觀基本一致,但根據這一次的飛行任務,神舟十一號只送2名航天員登天,并按照60人天駐留要求,優化了軌道艙布局,返回艙Ⅱ象限座椅改裝為專用載貨支架,重新設計了物品轉移策略。其上行能力達362.5千克,為歷次任務最高;下行能力較神舟十號增加一倍。
天宮二號基本情況
天宮二號空間實驗室是在天宮一號目標飛行器備份產品的基礎上改進研制而成。與天宮一號相比,天宮二號在外形、結構、尺寸、質量上基本沒有變化,全長10.4米,最大直徑3.35米 ,太陽翼展寬約18.4米,重8.6噸,仍采用實驗艙和資源艙兩艙式構型,設計在軌壽命不小于2年。但是由于天宮二號執行的航天任務比天宮一號有很大的變化,其“內心”有明顯的不同。天宮二號是我國第一個真正意義上的空間實驗室和我國載人航天第二步第二階段任務中第一個升空的航天器,主要完成三大任務:一是接受神舟十一號載人飛船的訪問,完成航天員30天的中期在軌駐留任務,考核面向長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術;二是接受我國首艘貨運飛船天舟一號的訪問,考核驗證推進劑在軌補加技術,是我國第一個具備太空補加功能的載人航天器;三是開展大規模空間科學和應用實驗,以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗。為此,圍繞天宮二號的三大任務開展了很多新的設計工作。可以說天宮二號比天宮一號“飛得更高、實驗更多、時間更長”。為了保持與天宮一號相同重量,對設計方案進行了一些調整。在乘組人數方面。減少了1人,只有2位;在燃料方面,這次發射時攜帶的推進劑相比天宮一號時要少一些,未來在和貨運飛船對接時將進行補加。
393千米高度完成交會對接
天宮二號空間實驗室發射升空后,先進入近地點200千米、遠地點350千米的初始軌道,之后變軌進入高度約380千米的運行軌道,進行在軌測試。神舟十一號載人飛船發射前,天宮二號進入高度393千米的近圓對接軌道,等待交會對接。這一對接高度與未來我國空間站運行的軌道高度基本相同。神舟十一號發射入軌后經變軌與天宮二號交會對接構成組合體,航天員進入天宮二號,開展空間科學實驗和技術試驗。組合體運行第30天時,神舟十一號與天宮二號分離,航天員乘返回艙返回地球,天宮二號繼續在軌飛行,進行相關無人試驗。
預計在2017年4月,天舟一號貨運飛船發射入軌后經變軌與天宮二號交會對接構成組合體,進行推進劑補加試驗等。天舟一號完成組合體停靠任務與天宮二號分離,開展搭載載荷試驗。天宮二號繼續在軌飛行,開展空間科學實驗與技術試驗。
精心裝修打造“溫馨之家”,環保監測保證生命安全
與天宮一號 的“簡裝”不同,天宮二號進行了精裝修,打造了一個航天員的“溫馨之家”。在天宮二號上首次使用可展開的多功能小平臺,航天員可以在上面寫字、吃飯、做科學實驗,生活工作兩不誤;在通信方面,為航天員配備了藍牙耳機和藍牙音響;根據航天員的反饋,用地板取代了地毯,避免有“一踩一個坑”的感覺;艙內燈光采用米黃色色調,亮度可手動調節,并為每個航天員安裝了床前燈。在多個區域增加了不少硬質扶手,并引入了駐留腰帶、頭戴式無線藍牙耳麥等設計來解放航天員的雙手;在鍛煉器材方面,除了有動感單車外,為了防止航天員在太空失重的情況下肌肉萎縮,還增加了跑步機(跑臺)。多功能小平臺和跑臺采用了折疊方式進行收納,以最大程度地節省空間。艙內顏色也進行了精心設計,墻壁是米白色,底部是深灰色,工作臺是天藍色,給航天員以清新之感。
為保障航天員在太空的空氣質量,除了使用環保無毒的航天漆,還專門研制了環控監測裝置,可同時完成“太空之家”內二氧化碳等20多種氣體及有害微生物的濃度監測,一旦有害物質含量超過預警值時,就會立即報警并指示航天員按照預定方法進行處理,以保證航天員的生命安全。
在軌維修更換驗證技術,釋放伴飛衛星拍攝“寫真”
由于天宮二號設計壽命為2年,是一種長期在低軌道運行的載人航天器,所以如何保障它在惡劣的太空環境中長壽命工作是一項技術難關。為了后續空間站的建設,神舟十一號與天宮二號交會對接后還將安排在軌維修技術驗證和機械臂維修操作驗證系統,以滿足對空間站的維修體系進行全面驗證的需求。值得一提的是,天宮二號系統設計為模塊化,所以出現問題時可快速更換和在軌維修,在我國航天器上首次采用了“插拔式”的結構設計,只需用幾分鐘就能完成一次維修更換。
天宮二號還將在軌釋放所攜帶的伴隨小衛星,然后與天宮二號伴飛。它將為天宮二號與神舟十一號交會對接提供直接的影像技術支持,并拓展空間技術應用。我國神舟七號釋放的伴隨衛星相機為130萬像素,而天宮二號伴隨衛星使用2500萬像素全畫幅相機,在分辨率和精細度上實現了新升級。
搭載冷原子鐘探索前沿,三項中學生實驗進行科普
神舟十一號與天宮二號完成交會對接后,即將在天宮二號進行的實驗項目絕大多數觸及當今世界最前沿的探索領域,有望取得一批重大應用成果,如搭載了全球第一臺冷原子鐘進入太空。這臺空間冷原子鐘是目前在空間運行精度最高的,約3000萬年才會產生1秒的誤差。其上的γ射線暴偏振探測儀將探測研究遙遠宇宙中突然發生的γ射線暴現象和太陽耀斑,深入地研究宇宙結構、恒星演化、黑洞形成以及γ射線暴爆發的物理機制。
此外,天宮二號上還搭載了香港中學生太空科技設計大賽獲獎的雙擺實驗裝置、薄膜成型實驗裝置、太空養蠶實驗裝置3個實驗項目,用于開展航天科普活動。
發射天舟一號貨運飛船與天宮二號對接后,我國就完成“載人航天工程三步走”的第二步第二階段任務。預計2018年開始完成第三步任務,陸續發射空間站的核心艙和2個實驗艙與之對接,在2022年建成長期載人的大型空間站。
人類在漫長的社會進步中不斷擴展自身的生存空間,人類活動范圍的每一次擴展都會實現偉大的飛躍。隨著我國載人空間站工程啟動實施,我國將為和平利用和開發空間資源,擔負起更多的責任,做出新的更大貢獻。