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专家称天宫一号2年后将由指令控制坠入大海

热度105票  浏览51次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年9月26日 11:55

资料图:航天员在进行模拟训练。

9月24日,酒泉卫星发射中心,晴空万里,秋阳艳艳。

发射场上,“天宫一号”矗立在空旷的戈壁上分外醒目。最迟五天后,这个中国最大最重的航天器将在此升空,踏上建立首个空间实验室的神秘之旅。

原中国载人航天发射场总设计师徐克俊接受羊城晚报专访时称,“天宫一号”发射后,将与随后发射的“神八”、“神九”、“神十”飞船进行交会对接。

如果“天宫”与“神八”成功对接,将意味着中国成为继美国、俄罗斯后,第三个独立掌握航天交会对接技术的国家。2020年,中国将建成自己的大型空间站。而国际空间站也将在2020年结束使用。

交会对接到底有多难?两年寿命后,“天宫”何去何从?太空垃圾会否威胁“天宫”?中国为何没参与国际空间站合建,而要独立建造空间站?“神九”、“神十”会否被定型为载人运输飞船?……

羊城晚报专访徐克俊、北京大学地球与空间学院教授焦维新和《国际太空》杂志社副主编庞之浩等多位专家,解读“天宫一号”飞天之旅。

每秒7.8公里的狂奔中

“吻”得上还要“吻”得准

庞之浩说,发射“天宫一号”并无太大问题,关键是“神八”能否与其成功对接。

徐克俊说,对接有两套方案―――手动机械式和无线引导式,两者各有利弊。焦维新认为,两年后“天宫”可能在指令控制下坠海。

完成交会对接实验

羊城晚报:作为空间实验站的雏形,“天宫一号”(重8吨)与人们熟悉的国际空间站(重450吨),构造及功能上有何不同?

焦维新:没有本质区别,主要还是规模不同。前苏联的“礼炮号”空间站也不是特别大,后来的“和平号”规模较大,有100多吨。

其次是功能不同,能够进行科学实验的种类、内容、方式等,都有很大差别。另外,由于空间站比较大,设施较为完备,航天员能够在上面停留更多时间。

庞之浩:严格意义上讲,“天宫一号”还算不上是空间站,它只是一个简易的空间实验室。其他区别还有:

首先,它的寿命只有2年,航天员只能短期驻守;其他空间站的寿命可达5至10年,甚至更长,航天员每次在轨时间多在百日以上。

其次,空间实验室空间小,对接口少,没有扩展能力。而且,所需燃料和给养要一次带齐,其他空间站则可以用货运飞船定期补给。

“天宫”主要是要突破交会对接技术,为未来空间站的建设进行技术实验。

羊城晚报:在航天员进入“天宫一号”前,“天宫一号”主要用来做什么?

焦维新:主要任务是完成空间交会对接实验。可能会携带一些不需人操作的实验项目,但这不是重点。

庞之浩:“天宫”主要是为我国突破掌握交会对接技术研制的飞行器。今年先把“天宫”发射上去,以后神舟八号在无人情况下实现自动交会对接,而神舟十号是要载人的。

载人有两个目的:不仅要掌握自动对接技术,还要掌握手动对接技术。人上去还要做一些科学实验,包括航天医学科和空间技术实验。

“天宫一号”主要任务:

羊城晚报:据了解,2015年前,中国将陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。与“一号”相比,四年后发射的“二号”、“三号”有何不同?

焦维新:“天宫二号”、“三号”将要进行的科学实验内容将有别于“一号”,各有侧重。比如说,最多能进行实验的种类不同,能进行实验的内容量也不同。

羊城晚报:“天宫一号”为何寿命只有两年?两年后怎么处理?

焦维新:2006年“天宫一号”开始研制,它只是一艘试验飞船,两年后,可能在指令控制下坠入大海。

庞之浩:决定一个空间站寿命的因素很多,主要是经费和材料技术。其次,构成空间站的部件,在外太空高辐射、高温差等恶劣环境条件下的寿命也很有限。

国际空间站的设计寿命本来是到2015年,但美俄希望能够延长到2020年。

“天宫一号”的寿命是根据实验任务来设计的。

中国能够在两年内完成无人和载人交会对接实验任务,就没必要发射寿命更长的实验飞行器,以免徒增成本。

“天宫一号”历史地位:载人航天工程第二步

羊城晚报:“天宫一号”发射,意味着中国载人航天走到了哪一步?

焦维新:应该说是中国载人航天工程的第二步,第三步是建立永久性空间站。只有实现了交会对接,建立的空间站才有用。所以,最关键是考验对接技术。

庞之浩:

“天宫一号”是空间实验室的雏形,为后面的二号、三号做准备。我们在2016年以前还要发射天宫二号、三号,那就是空间实验室了,为后面的空间站做准备。

第三步,在2020年我们要建立自己的空间站,也将是多舱式的,一个核心舱对接两个实验舱。

羊城晚报:交会对接成功的意义何在?

焦维新:建设大型空间站不是一次就能到位的,需要多次组装。空间站在运行过程中需要定时更换维修一些设备,航天员也要经常更换。

所以,太空对接是一项经常性的工作。如果这个关键技术不解决,下边的工作就没法进行,也没法建空间站。

庞之浩:首先,交会对接技术可以为长期在轨运行的空间设施提供人员的运输和物资的补给,要通过飞船、通过交会对接技术才能把人和货运上去,工作完后还要分离,把人运回来。

第二,现在的航天器越来越大,不可能靠运载火箭一次运上去。分成多个模块逐步送上去以后,通过交会对接才能组成大型多舱式的空间站。

第三,可以用于在轨航天器之间的互访。还可以实现物资转运,可提供紧急救生。这个空间站着火了,我坐飞船到那个空间站,人到那边躲一下,不一定非得返回地面。

羊城晚报:交会对接的难度和风险主要有哪些?“天宫一号”和神舟系列在太空中“N+1”式的交会对接模式前所未有,意义何在?

焦维新:交会对接要突破三大难关:一是位置的控制,二是速度的控制,三是姿态的控制。交会对接包括两个不同的阶段,先是交会,然后才是对接。

交会是让两个航天器在预定的时间同时到达一个指定的地点聚集。有时候交会不一定要求对接,对接还有更复杂的技术,要准确地调整高度、位置、相对速度以及两个航天器的姿态,使两个航天器轴线基本上在一条直线上平稳、安全地靠近。

然而,两个航天器距离地面三百多公里,以极高的速度运行,基本上是第一宇宙速度(7.8公里/秒),要实现极小误差的精准控制是非常难的。

举个例子,大家经常看到的赛车,如果要求飞奔的两辆赛车始终保持在一米之内的距离,难度很大,稍有差错就会撞上。

所以,这对我们的导航定位系统是一个严格的考验。此外,对接机械的设计是否合理,将要经受检验。

徐克俊:对接有两套方案:一种是机械式(手动控制),一种是无线引导式(自动控制),两种方式各有利弊。

手动控制完成空间交会对接成功率高,但缺点是工作时间长,从几个小时到几天,而且工作强度很大,此外还受空间环境条件(如光照)的严格限制等。

用自动控制来完成对接相对轻松些,但需要分布很广的地面站或中继卫星,花费巨大。

庞之浩:“天宫一号”要先后和三艘飞船完成交会对接,一个目标飞行器进行三次对接,只需要发射四个航天器就够了,可以节省两次发射成本,而且还缩短了研制周期。

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