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航天追梦|| 浅析天舟一号未来价值和愿景

 龙城日新学堂 2022-07-21 发布于山西


前言回顾

2017年4月20日19时41分,中国空间技术研究院抓总研制的天舟一号货运飞船在海南文昌发射场,由长征七号遥二运载火箭发射升空。随后船箭分离,之后天舟一号货运飞船太阳帆板展开成功。

 随着中国经济实力和军事实力的不断壮大,中国已逐渐成为世界霸主----美国的新假想敌,导致在各个方面尤其在军事航天方面美国一直提防中国。随着国防实力的增涨,地面军事科技的发展已经无法满足中国急需变强的目标,中国已经逐渐将军事科技的发展轨道投向外太空。

众所周知,中国在世界航天科技领域还是有着绝对话语权的,而近日又有外媒曝光中国将在2022年正式完成载人航人的投入使用。

 据美国某媒体报道,2022年中国将顺利完成入主太空天舟一号顺利就位标志着中国迈出了建立永久空间站的决定性的一步,并且,也意味着中国航天员在未来的日子里将会频繁的造访。尽管中国在航天技术上已经取得很大突破,但是依然没有办法和美国、俄罗斯等国家相比较。美国国防部表示,中国之所以急于增强自身太空实力是为了在危机时刻阻止别国利用太空资源来对抗中国。国际空间站之所有没有中国的一席之地,都是因为美国一直提防中国在太空的发展,同时美国也拒绝与中国进行一切与太空有关的项目,据了解,中国发展太空项目的惊人成果以及中国将航天发展与军事相结合的契合程度都让美国对中国非常忌惮。对于中国不断提升自己与太空的紧密联系,有媒体表示中国是想与美国在太空进行一场比拼。

 对于这样犀利敏感的问题,中国方面也给出了大气的回答,太空资源本就是全人类共同拥有的并不是某一个国家的独有资源,中国发展太空航天技术是因为中国的国情发展需要,是中国为自身累积实力也是为未来进行的一次太空探索之旅,并不是为了提升中国的国际声望或者是超越某个国家而实施的。

在人类探索奥秘的外太空的漫长岁月里,我们遇到过瓶颈与挫折,我们也收获过成功与喜悦,希望在未来的宇宙探索之旅中,中国可以收获更多经验以及找到更多我们需要的再生能源和资源。

相比于人们所熟悉的“神舟”载人飞船、“天宫”空间实验室,“天舟”的到访某种程度上带着一些神秘色彩,它不载人,只运货,也因此成为我国第一艘货运飞船。在我国成功发射了11艘载人飞船,并将11名航天员安全送入太空之后,航天人才将这艘“运货”的飞船推上太空舞台。

尽管亮相时间最晚,意义却不可小觑,天舟一号飞行任务被称作空间实验室飞行任务的收官之战。一旦任务成功,中国载人航天工程就全面走完“第二步”,接下来就是第三步,即中国空间站的建设。这也是为何说天舟一号任务之后,我国将迈进“空间站时代”。

天舟一号货运飞船即将飞往太空,与天宫二号空间实验室进行交会对接,开展推进剂在轨补加、空间科学和技术等试验验证。这些对中国人意味着什么,对中国空间站的建设又意味着什么呢?

从外形上看,天舟一号和天宫二号并无太大区别,对门外汉来说,似乎都是两个舱体加两个“翅膀”——太阳能帆板。但细究起来,区别却不少,比如体格上,天舟一号就要“大”很多,这艘由航天科技集团五院负责抓总研制的货运飞船,是我国目前为止体积最大、重量最重的航天器——如此才能运送更多的货物。

在航天科技集团五院天舟一号总设计师白明生看来,要搞清楚天舟一号在我国载人航天工程中的位置,还要从我国的载人空间站计划说起。

上世纪90年代初期,我国正式启动载人航天工程,并确立“三步走”发展战略。第一步可以称作载人飞船阶段,主要任务是研制载人飞船,将航天员送到太空,开展空间应用实验并返回。在此期间,2003年神舟五号飞船完成首次载人飞行任务;2005年神舟六号飞船完成多人多天飞行试验任务。至此,中国载人航天工程实现了第一步战略任务目标。

接下来是第二步——空间实验室阶段。这一阶段掌握了交会对接技术,成功对航天员中期驻留太空进行了验证。现在,第二步还剩下最后一项任务,就是天舟一号的飞行任务。

要建造长期有人照料的载人空间站,“人(航天员)”和“空间站”是两项最基本也是最重要的因素。空间站要运行,航天员要工作、生活,空间站运转所需的燃料即推进剂,以及人员相应的工作、生活物资必不可少,这就需要有一个专门的运输工具,负责运输货物补给并为空间站“加油”——这个重要使命就由货运飞船担当。

从我国载人航天工程起步到现在,已经有了人员往返天地的工具,即载人飞船;能够实现航天器间的交会对接;能够保证航天员在太空工作一段时间,即一个月左右;甚至可以完成人员出舱活动——所有这些都是第三步建设空间站的基础。

第一步、第二步是准备,目前准备工作即将完成。一旦天舟一号完成任务,便意味着我国具备了向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力,这一能力是确保未来我国空间站在轨长期载人飞行的前提。

首先是“补给物资”。根据白明生的介绍,目前的神舟飞船,一次除运送航天员外,还能携带300公斤物品。但未来航天员要在空间站长期工作生活,就必须储备大量的食物、水、氧气和备份材料——这就需要更大的货运飞船,一次性把几吨重的货物送上去——天舟一号一次能将不少于6吨的货物带上天。

其次是“补加推进剂”。事实上,天舟一号货运飞船最大的亮点,正是与天宫二号空间实验室交会对接后,完成太空在轨推进剂补给,即我们通俗称谓的“太空加油”,开展推进剂在轨补加技术验证,为我国后续大型空间站建设奠定基础。

这是国际公认的载人航天技术难题,航天科技集团五院天舟一号副总设计师徐小平告诉记者,目前仅有俄罗斯和美国有过类似的工程应用,国际空间站的这部分功能主要由俄罗斯完成。

徐小平说,“太空加油”和我们平时在陆地上加油并不一样,天舟一号与天宫二号对接之后,通过两个航天器之间产生的气体压力,把推进剂从天舟一号上源源不断输送到天宫二号上,虽然看起来和地面加油差不多,但要真正实现起来,却并不容易。

一方面要保证两个飞行器能准确的对接,另一方面,又要满足密封的要求,不让推进剂泄漏。为此,科研人员研制出“可浮动”的浮动断接器,对接时允许一定的偏差,以保证更好的对接,之后再“锁死”进行“加油”。徐小平说,由于这些技术在地面没有办法模拟实现,所以必须要在太空环境中实际操作,才能够检验技术的可靠性,而这也赋予了天舟一号更艰巨的任务。

此外,天舟一号将与天宫二号将进行的三次交会对接,也是为未来的空间站建设做准备——第一次交会对接后将测试货运飞船对组合体的控制能力,第二次交会对接是从不同接口方向进行对接。

航天科技集团五院载人航天总体部研究室主任黄震介绍,未来空间站包括核心舱和两个实验舱,与货运飞船形成组合体后由货运飞船提供主动力,其目的主要在于尽量减少空间站动力、能源等消耗,延长空间站寿命;核心舱前后方向与垂直下方分别设有对接口,未来去往空间站执行任务的载人飞船或货运飞船很可能从不同方向进行交会对接。

因此,第一次、第二次交会对接检验的,都是未来空间站运营所必须的能力。

更具看点的是,在最后一次交会对接中,天舟一号将采用自主快速交会对接技术。在天舟一号之前,我国掌握的交会对接技术需要耗时两天左右时间,快速交会对接将时间控制在6个小时左右。

掌握该项技术,有利于提高飞行器在轨飞行的可靠性,提高航天员舒适性,进一步减轻地面跟踪、测控工作的强度和难度。另外,对于未来空间站来说,一旦遇到突发事件可以快速处理,提高了应急能力,为未来空间站提供了安全保障。

中国载人空间站建设初期将建造三个舱段,包括核心舱、实验舱I、实验舱II,每个规模20多吨,基本构型为T字形,核心舱居中,实验舱分别连接两侧,预计2022年前后建成。

如今,随着空间实验室任务接近尾声,我国未来空间站的实景也越来越清晰地展现在人们面前。

国际空间站退役

现在的国际空间站由美、俄等6个太空机构、16个国家共同建造。6个太空机构分别是美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯联邦航天局(ROSCOSMOS)、欧空局(ESA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大航天局(CSA)和巴西航天局(AEB)。其中,欧空局成员国中参与国际空间站计划的国家则包括了比利时、丹麦、法国、德国、意大利、挪威、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士、英国等11国。

没有中国!在空间站建设之初就申请加入的中国被不公平地排除在外!

不过,现在的国际空间站,即将退出历史舞台,目前太空中唯一的空间站国际空间站最长将在2024年结束寿命。

届时,太空中将只有中国的空间站。

昨天,中国只能在美国主导的太空俱乐部之外另起炉灶,今天,相较于美俄受困于经费短缺、发射频频失利等困扰,天舟一号等发射计划开创的中国航天“风景这边独好”,越来越好,实在是不知道将来那些个当年排斥中国的国家,明天,会不会又调过头来向中国买“船票”,或要求加入中国的空间站计划呢?

天舟一号上天,一位军迷写下了这样一段话:“600年前,明朝拥有全世界最大的舰队,但却失去了整个海洋;180年前,清朝拥有全世界最高的GDP,但却几乎失去了国家的主权。的确,我们曾经失去大海,失去天空,失去国土,失去了古老中国的荣光。而今天,面对太空领域日益激烈的挑战和竞争,我们决不能再失去太空!

梦想已经开启,我们正在砥砺前行!

我们已经被拉下了半个世纪,没有任何理由骄傲,只有埋头苦干。

作者简介

      天华,现居北京,航天神舟事业运营部,致力于航天科技军转民用,发展航天经济,打造民族品牌,助力航天科技航天医学成果转化推广普及,弘扬航天精神,解读航天资讯。热爱生活,旅行,文学,写作,三人行必有我师焉,我们一起分享,一起探讨。

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