10月“夢(mèng)天”起航,30年“天夢(mèng)”成真

在祖國(guó)的南海之濱,東方的巨龍?jiān)俅伪虐l(fā)出怒吼。隨著烈焰劃過(guò)長(zhǎng)空, “夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙也航向了它的目的地:“天宮”空間站。

  作為“天宮”空間站的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)艙,“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙和三個(gè)月前發(fā)射的“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙在結(jié)構(gòu)上近似,都呈現(xiàn)了“大頭尖、下部圓”的特點(diǎn),最大直徑均為4.2米,高度均為17.9米,質(zhì)量均超過(guò)了23噸,從上往下也都是資源艙、氣閘艙和工作艙的布置。

“天宮”空間站三個(gè)主要艙段的結(jié)構(gòu)(圖片來(lái)源:作者提供)


  “夢(mèng)天”:更大型的氣閘艙,更專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室

  “夢(mèng)天”的資源艙大體和“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙類似,其上也布置了大尺寸的柔性太陽(yáng)翼和通信天線。而“夢(mèng)天”和“問(wèn)天”的最大區(qū)別就在于中間的氣閘艙。盡管“問(wèn)天”氣閘艙的出艙艙門(mén)直徑大了“天和”核心艙的出艙艙門(mén)一圈,然而“夢(mèng)天”貨物氣閘艙的出艙艙門(mén)面積比“問(wèn)天”的還要大,能夠進(jìn)出更大尺寸的載荷(表1)。

  表1 “天宮”空間站氣閘艙基本情況

  “問(wèn)天”和“天和”的氣閘艙艙門(mén)便于航天員出入,但航天員只能攜帶較小尺寸的物品出入,不便于大量部署艙外載荷。而“夢(mèng)天”的貨物氣閘艙不僅具巨大的艙門(mén),讓大尺寸、大質(zhì)量的載荷的進(jìn)出艙成為了可能,而且貨物氣閘艙內(nèi)還具有一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu),可以自動(dòng)將載荷轉(zhuǎn)移到艙外,再配合空間站的大小機(jī)械臂,無(wú)需航天員出艙即可完成載荷的部署,極大提升了效率。

  不過(guò),正如貨梯一般不用來(lái)運(yùn)輸人員一樣,“夢(mèng)天”的貨物氣閘艙一般也用于進(jìn)出貨物,航天員進(jìn)出艙仍然主要通過(guò)“問(wèn)天”氣閘艙實(shí)施。即便“問(wèn)天”的氣閘艙出現(xiàn)了無(wú)法工作的現(xiàn)象,航天員需要應(yīng)急返回,也主要前往更近的“天和”氣閘艙避險(xiǎn)。

  “夢(mèng)天”的氣閘艙不僅可以實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量貨物的進(jìn)出,還自帶可展開(kāi)的艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái),它也將在“問(wèn)天”暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,再次拓展人們?cè)谔臻_(kāi)展暴露實(shí)驗(yàn)的可能,能夠讓人們有更多的機(jī)會(huì)來(lái)研究外太空的輻射環(huán)境對(duì)材料、生物、設(shè)備等影響,進(jìn)一步了解空間環(huán)境產(chǎn)生的各種效應(yīng)。

“問(wèn)天”和“夢(mèng)天”的艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也有一定的區(qū)別圖片來(lái)源:作者提供

  和“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙相比,“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙的實(shí)驗(yàn)功能得到了特化,它沒(méi)有位于“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙的3個(gè)睡眠區(qū)和1個(gè)衛(wèi)生區(qū),因此多出來(lái)的空間可以部署更多的大型實(shí)驗(yàn)機(jī)柜。這讓“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙在軌開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的能力更加強(qiáng)悍,也將進(jìn)一步提升“天宮”空間站的整體科學(xué)產(chǎn)出。


  空間站常態(tài)化運(yùn)行:讓這一中國(guó)人的太空家園行穩(wěn)致遠(yuǎn)

  “夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙已然起航,它將在未來(lái)幾個(gè)小時(shí)內(nèi),和“天和”核心艙的前向?qū)涌趯?duì)接。而對(duì)接完畢的“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙也將和“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙一樣,將在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),在天地協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位,最終部署在“天宮”空間站的第二個(gè)停泊口,讓“天宮”空間站的整體呈現(xiàn)“T字”的基本構(gòu)型。此時(shí),“天宮”空間站的總重量將達(dá)90噸(以空間站三艙+一載人飛船+一貨運(yùn)飛船計(jì)),達(dá)到我國(guó)空間站的第一個(gè)建設(shè)里程碑。

“天宮”空間站的“T字”布局圖片來(lái)源:作者提供

  即便是建成了“T字”的空間站,也并不是一成不變的。

  “問(wèn)天”和“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙體積龐大,有阻擋“天和”核心艙太陽(yáng)翼的可能。為了避免實(shí)驗(yàn)艙艙段對(duì)“天和”太陽(yáng)翼的阻擋,“問(wèn)天”和“夢(mèng)天”的太陽(yáng)翼桁架頂端預(yù)留了“天和”太陽(yáng)翼的掛點(diǎn)。未來(lái),航天員將通過(guò)執(zhí)行兩次出艙任務(wù),拆下“天和”核心艙的太陽(yáng)翼,隨后安裝在實(shí)驗(yàn)艙上。在太空中拆裝大尺寸、大質(zhì)量的載荷,將是航天員們未來(lái)面臨的重要挑戰(zhàn)。

“天和”核心艙的太陽(yáng)翼將安裝到兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙上圖片來(lái)源:作者提供

  不只是空間站艙外,來(lái)自空間站艙內(nèi)的挑戰(zhàn)也同樣巨大。“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙帶來(lái)了更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜,這些實(shí)驗(yàn)機(jī)柜不僅數(shù)量繁多,種類也各不相同,航天員的工作量將變得十分繁重。因此,未來(lái)飛行乘組的組員也將增加載荷專家和工程師,他們將基于自身豐富的科學(xué)研究和工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn),更高效地使用空間站的各類實(shí)驗(yàn)機(jī)柜,為我們進(jìn)一步揭示太空環(huán)境給物理、化學(xué)、生物過(guò)程帶來(lái)的影響。

  在“夢(mèng)天”核心艙發(fā)射之后,“神舟十五號(hào)”載人飛船也將啟程,和“神舟十四號(hào)”的乘組在太空會(huì)師。屆時(shí),太空中也將出現(xiàn)6名中國(guó)人的身影。而這也將宣告著空間站實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)行。每6個(gè)月一次的乘組輪換,每8個(gè)月一次的貨物上行,都將源源不斷地助力著“天宮”空間站,讓這一中國(guó)人的太空家園行穩(wěn)致遠(yuǎn)。

     “天宮”空間站的建設(shè)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束。隨著“天和二號(hào)”核心艙的披露,空間站的擴(kuò)建工程也將提上議事日程。“天和二號(hào)”的核心艙的構(gòu)型與“天和”核心艙完全一致,也將具備停泊兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的能力,或許在幾年后,一個(gè)具有6個(gè)主要艙段,重逾180噸的完全體“天宮”空間站將在太空中馳騁,為全球的科研人員提供服務(wù),拓展全人類的知識(shí)邊界。

  自1992年起中國(guó)載人航天工程立項(xiàng)至今,已然過(guò)去了30年。進(jìn)入而立之間的中國(guó)載人航天事業(yè)正值當(dāng)時(shí)。從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來(lái)回望今天,或許空間站也僅僅是個(gè)開(kāi)始。從地球出發(fā),我們也終將走向更遼闊而壯麗的星辰之中。

  出品:科普中國(guó)

  作者:冰結(jié)向日葵

  監(jiān)制:中國(guó)科普博覽