专家解读天宫一号:应该称其为迷你空间实验室

2011-9-22 17:43 来源: 新民晚报
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  距离天宫一号发射之期越来越近,你能回答这个简单的问题吗——几乎家喻户晓的神舟系列,我们知道它是飞船,那么即将升空的天宫一号,应该叫它什么?“目标飞行器”还是“空间站”?

“目标飞行器”因对接任务而得名

  9月20日上午,中国载人航天工程新闻发言人宣布,我国将实施载人航天工程首次空间交会对接任务,执行任务的天宫一号目标飞行器、长征二F运载火箭组合体已从酒泉卫星发射中心垂直总装测试厂房顺利转运至发射区,将于9月27日至30日择机发射。

  与天宫一号同时出现的,是另一个新名词“目标飞行器”。航天专家赵金才解释,天宫一号的任务十分明确,就是试验空间交会对接技术,掌握数据测量、轨道控制、生产制造等技术难点。按照计划,神舟八号、神州九号、神舟十号飞船将在两年内依次与天宫一号完成无人或有人交会对接任务,为建造我国的空间站积累经验。

  “既然是对接,至少要涉及两个飞行器。”赵金才说,“先发射的天宫一号,是交会对接试验中的被动目标,所以叫‘目标飞行器’。后发射的神舟飞船,称作‘追踪飞行器’,入轨后主动接近目标飞行器。”

不是空间站而是迷你空间实验室

  赵金才分析,天宫一号并非空间站,而是迷你空间实验室,重在试验交会对接技术,为我国将来建设空间站做重要的技术准备。

  航天专家庞之浩介绍,回顾其他国家的空间站发展历程,都有“试验”过程。试验阶段的航天器和成熟阶段的空间站,有明显区别。

  前者在轨寿命通常低于5年,而后者可达5到10年,或更长;前者规模小,对接口少,缺乏扩展能力,后者通常有2个对接口以上,能同时对接载人、载货运输器,或专用实验舱;前者的航天员一次在轨时间较短,一般是几十天,而后者的航天员一次在轨时间大多为百天以上;前者的燃料和消耗品原则上要一次带足,后者则用货运飞船多次补给;前者的有效载荷设备很少更换,后者可多次更换并增加实验仪器。

  与国外同类试验性航天器相比,庞之浩认为,天宫一号在功能和用途方面有相似之处,但质量较小,约为8吨,而国外试验性航天器为20吨级以上。因此称天宫一号为“迷你空间实验室”,更合适。

空间交会对接是航天技术的瓶颈

  空间交会对接是除了载人航天器的发射并返回技术、空间出舱活动技术之外,载人航天的三大基本技术之一。两个航天器通过协调轨道参数,在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上,通过专门的对接机构,将两个航天器连接成一个整体。

  庞之浩介绍,空间交会对接是举世公认的航天技术瓶颈,在国外载人航天活动早期,航天器在空间交会对接过程中就曾有过失败的案例。

  全世界至今共有300多次空间交会对接活动,只有美国和俄罗斯掌握完整的技术。在国际空间站,欧洲和日本的转移飞行器分别得到了美国和俄罗斯的技术支持。如果天宫一号和神舟八号“深情一吻”成功,中国将成为世界上第三个完整掌握这一技术的国家。

  天宫一号和神舟飞船在近地轨道运行,速度高达每秒7.9公里,1小时就能绕地球一圈。在如此高速的情况下对接,需要两个航天器的轴线在同一条直线上,且相对速度接近0,难度非常大,如果计算稍有偏差,就可能发生“追尾”事故。

即便火箭运力够对接也得上天做

  既然空间交会对接难度高,为什么不在地面完成对接后,再一起发射升空?赵金才介绍,目前我国火箭最大运载能力不到10吨,无法运送体积更大、重量更重的空间站。天宫一号重约8吨,与国外同类航天器相比,身材迷你,在一定程度上就是受火箭的运载能力所限。

  中国正在研制新型大推力运载火箭长征五号,运载能力可达25吨,有望在几年后发挥作用,满足低轨道发射空间站的需要。不过,即便长征五号甚至运力更大的火箭投入使用,空间交会对接技术也必不可少。

  空间站是航天员在太空中的家,能多个月乃至多年长期飞行,保证了太空科研工作的连续性和深入性,有利于提高研究质量。同时,载人飞船只需运送航天员,简化了其内部结构和减轻其在太空飞行时所需物质,降低设计难度,减少航天费用。空间站的特点之一,就是不再返回地球,要靠飞船或航天飞机承担天地往返运输。航天员交接班、空间站物资补给,不管运人运货,都离不开空间交会对接这个环节。