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细数中国空间站建造“12发”

时间:2022.12.06

来源: 北京日报客户端

  2022年11月29日23时8分,搭载了“神舟十五号”载人飞船的“长征二号F”遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,“神舟十五号”载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。在载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接后,“神舟十五号”航天员和“神舟十四号”航天员顺利会合入驻“天宫”。

  这是我国载人航天工程立项实施以来的第27次飞行任务,也是进入空间站阶段后的第4次载人飞行任务。此次发射成功,标志着空间站关键技术验证和建造阶段规划的12次发射任务全部圆满完成。我们邀请中国科学院国家空间科学中心助理研究员王铮,和我们一起回顾我国载人航天工程“第三步”任务中的“12发”。

  

 

  2021年4月29日,搭载着中国空间站“天和”核心舱的“长征五号B”遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场点火升空。

  

 

  中国空间站在轨运行示意图

  1992年9月,中国载人航天工程“三步走”发展战略被批准实施,距今已经30年。其中,“第一步”是发射无人和载人飞船;“第二步”是继续突破载人航天的基本技术——多人多天飞行、航天员出舱在太空行走、完成飞船与空间舱的交会对接;“第三步”就是建立永久性的空间站。在这关键的“第三步”设计了“12发”的任务,来循序渐进地完成空间站的建设。

  第1发新火箭搭载新飞船

  发射时间:2020年5月5日18时0分

  主要内容:“长征五号B”遥一运载火箭搭载新一代载人飞船的试验船、柔性充气式货物返回舱实验舱,自文昌发射场成功发射。

  关键看点:新飞船新火箭新在哪里?

  新一代飞船“新”在三个方面:大容量、多用途、可重复。与“神舟”“天舟”客货分流不同,它天地往返运输时客货“兼营”,还能混合运输,比如可以在搭乘3名航天员的同时搭载约500公斤的货物。它的载人型号预计会在2026年首飞。目前我们建设空间站实际使用的还是“神舟”载人飞船和“天舟”货运飞船。

  而新火箭“长征五号B”,是在“长征五号”运载火箭基础上改进研制的新型运载火箭,主要用于空间站舱段等近地轨道大型航天器发射任务。火箭根据空间站任务要求新研制了大型整流罩,并对全箭进行了适应性改造。它的结构使其成为中国目前近地轨道运载能力最大的运载火箭,起飞质量约850吨,近地轨道运载能力大于22吨。它是中国乃至亚洲重量级数最高的航天器,首次发射验证了这样的火箭运载技术,才能放心用来送“天和”“问天”“梦天”等“大家伙”顺利上天,称得上是我国空间站建设的奠基石。

  第2发 “天和”核心舱上天了

  发射时间:2021年4月29日11时23分

  主要内容:“天和”核心舱搭乘“长征五号B”遥二运载火箭,自文昌发射场成功发射。

  关键看点:核心舱的“核心”都是啥?

  中国航天“天宫”空间站的基本构型是由一段核心舱及两段实验舱以T字形布局组成。两段实验舱分别位于核心舱的左右两侧长期停靠对接,而货运飞船及后续的载人航天飞船则会在核心舱的前后两端完成对接。

  其中位于中心的核心舱,长16.6米,主要用于空间站的控制和管理,具备长期自主飞行能力,能支持航天员长期驻留,还能支持开展航天医学和空间科学实验。核心舱包括节点舱、生活控制舱和资源舱三部分。核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼。

  第3发 “快递小哥”第一次送货

  发射时间:2021年5月29日20时55分

  主要内容:“天舟二号”货运飞船搭乘“长征七号”遥三运载火箭,自文昌发射场成功发射,上行对接于“天和”核心舱后向端口。

  关键看点:“快递小哥”身手咋样?

  “天舟二号”货运飞船是中国空间站关键技术验证及建造阶段的首飞货运飞船。它的载货比为0.51,处于国际领先水平,其携带的燃料除了自己使用外,还补给了空间站,另外还有160多个货包、200多件货物。“天舟二号”在货运主任务圆满完成的同时,在轨期间还完成交会对接、双向并网(飞船和空间站的供电网络并网)、机械臂在轨试验等技术验证的任务,为后续飞船打下了坚实的基础。

  在轨运行10个月,“天舟二号”作为储藏室,既要保障航天员日常生活、工作物资随取随用,还要收纳废弃物、人体排泄物,最终离轨坠入大气层烧毁。

  第4发 建设中的空间站第一次来人了

  发射时间:2021年6月17日9时22分

  主要内容:“神舟十二号”载人飞船搭乘“长征二号F”遥十二运载火箭,自酒泉发射场成功发射,对接于“天和”核心舱前向端口。

  关键看点:第一次进“新家”

  “神舟十二号”任务是空间站上天之后,首次载人飞船带聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员进驻。作为中国空间站的先锋,这次飞行实际在轨验证了航天员长期驻留,以及空间站上的再生式生命保障(氧气和水的循环等)、物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等关键技术。

  9月17日13时30分返回着陆时,也首次检验了地面的东风着陆场的航天员搜索救援能力。

  第5发 “快递小哥”第二次送货

  发射时间:2021年9月20日15时10分

  主要内容:“天舟三号”货运飞船搭乘“长征七号”遥四运载火箭,自文昌发射场成功发射,对接于“天和”核心舱后向端口。

  关键看点:“快递小哥”的新装备

  在充分继承“天舟二号”货运飞船研制和飞行成果基础上,“天舟三号”货运飞船还开展了系统优化设计,简化平台配置,提高运输效率,推动元器件自主可控,因而具有贮箱动态调整、持续提高元器件国产化率和优化设备配置三个显著的任务特点。

  第6发 第二批航天员一待就是半年

  发射时间:2021年10月16日0时23分

  主要内容:“神舟十三号”载人飞船搭乘“长征二号F”遥十三运载火箭,自酒泉发射场成功发射,对接于“天和”核心舱径向端口(圆柱体侧面、非太阳能板的一侧)。

  关键看点:航天员首次长期在轨停靠6个月

  “神舟十三号”载人飞船实现了多个首次,即首次与三舱组合体自主快速径向交会对接,首次长期在轨停靠6个月。中国此前的载人航天飞行任务从未进行过“径向交会对接”,这是“神舟十三号”飞行任务要验证的关键技术之一。“神舟十三号”载人飞船发射前,我国空间站“天和”核心舱、后向端口的“天舟三号”货运飞船和前向端口的“天舟二号”货运飞船已经形成了“一”字构型,“神舟十三号”在“一”字下方与“天和”核心舱快速交会对接,4个航天器组成了T形组合体,长期在轨飞行。

  “神舟十三号”上执行任务的3名宇航员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站工作了6个月之久。

  第7发 “快递小哥”第三次送货

  发射时间:2022年5月10日1时56分

  主要内容:“天舟四号”货运飞船搭乘“长征七号”遥五运载火箭,自文昌发射场成功发射,对接于“天和”核心舱后向端口。

  关键看点:“快递小哥”带来了实验装置和设备

  “天舟四号”补给了航天员日常的消耗和使用的货物。在科学任务方面,飞船携带了空间科学实验的装置和设备,以及医学实验的低温锁柜(“冰箱”)。

  第8发 第三批航天员舱内舱外“施工”忙

  发射时间:2022年6月5日10时44分

  主要内容:“神舟十四号”载人飞船搭乘“长征二号F”遥十四运载火箭,自酒泉发射场成功发射,对接于“天和”核心舱径向端口。

  关键看点:不但要接收新舱还要接待新人

  “神舟十二号”和“神舟十三号”验证了载人飞船往返空间站的各种关键技术,“神舟十四号”则是空间站建造阶段的首次飞行,航天员在轨期间要在舱内舱外“施工”,完成中国空间站在轨组装建造,完成空间站舱内外设备及空间应用任务相关设施设备的安装和调试,抽空做一些实验、维修等工作。

  3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲同样在空间站生活6个月之久。在此期间,不但接收了“问天”实验舱和“梦天”实验舱,还在2022年11月30日7时33分与“神舟十五号”的航天员费俊龙、邓清明、张陆实现了太空“会师”。

  第9发 “问天”实验舱进了空间站

  发射时间:2022年7月24日14时22分

  主要内容:“问天”实验舱搭乘“长征五号B”遥三运载火箭,自文昌发射场成功发射,对接于“天和”核心舱前向端口,并在随后转位对接于“天和”侧向右侧端口。

  关键看点:“问天”问什么?

  “问天”实验舱是中国空间站“天宫”的组成部分,舱段规模20吨级,主要面向空间生命科学研究。“问天”实验舱轴向全长17.9米(相当于6层楼房高度),这一长度超越了国际空间站的任意舱段,比“天和”核心舱16.6米的轴向长度还要长1.3米,该舱段与“梦天”实验舱同为当今世界轴向长度最长的单体载人航天器。

  另外,本次任务是中国空间站首次在有人状态下迎接航天器来访。

  第10发 “梦天”实验舱追“问”而来

  发射时间:2022年10月31日15时37分

  主要内容:“梦天”实验舱搭乘“长征五号B”遥四运载火箭,在文昌发射场发射升空,首先对接于“天和”前向端口,而后转位对接于“天和”侧向左侧端口,空间站“T”字基本构型在轨组装完成。

  关键看点:“梦天”梦什么?

  “梦天”实验舱由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成,目的是开展空间科学与应用实验,参与空间站组合体管理,货物气闸舱可支持货物自动进出舱,为舱内外科学实验提供支持。它主要面向微重力科学研究,配置了流体物理、材料科学等多学科方向的实验柜。

  第11发 “快递小哥”第四次送货

  发射时间:2022年11月12日10时3分

  主要内容:“天舟五号”货运飞船由“长征七号”遥六运载火箭在文昌发射场发射升空,并进入预定轨道,对接于“天和”核心舱后向端口。

  关键看点:“快递小哥”力气更大了

  在“天舟三号”和“天舟四号”的基础上,“天舟五号”进行了多项改进,进一步提升了载货能力,其货物装载密度已达300千克/立方米。“天舟一号”时只带了4吨多一点儿的货,到“天舟五号”时载货已超过5吨。“天舟五号”货运飞船的载货比已经达到0.51以上,是当今世界上载货比最高、运输效率最好的货运飞船。

  第12发 “神舟十五号”前来会师

  发射时间:2022年11月29日23时8分

  主要内容:搭载“神舟十五号”载人飞船的“长征二号F”遥十五运载火箭在酒泉发射场点火发射,对接于“天和”核心舱前向端口。

  关键看点:两个航天员乘组在空间站进行首次在轨轮换

  “神舟十五号”与“神舟十四号”两个航天员乘组在空间站进行了首次在轨轮换。空间站的三个舱,以及“神舟十四号”“神舟十五号”“天舟五号”,“三船三舱”,空间站组合体首次形成最大构型,总质量近百吨,向全世界展现了中国载人航天工程的卓越能力。这也是首次实现两艘载人飞船同时在“站”。这下空间站宽敞了许多,航天员活动空间超过100立方米,“天和”核心舱的3个睡眠区和“问天”实验舱的3个睡眠区全部投入使用。

  交接后,“神舟十四号”航天员顺利回家,接下来“神舟十五号”的航天员将完成15个科学实验机柜解锁、安装与测试,开展涵盖空间科学研究与应用、航天医学、航天技术等领域的40余项空间科学实验和技术试验;计划实施3至4次出舱活动,还将首次使用“梦天”实验舱的货物气闸舱转移物品。

  “神舟十五号”的任务既是中国空间站建造期的“最后一棒”,也是空间站应用与发展阶段的“第一棒”。

  

 

  2022年11月30日7时33分,“神舟十四号”航天员乘组与“神舟十五号”航天员乘组顺利实现“太空会师”。