刚刚,中国空间站核心舱“天和”出征太空!

2021-04-29 12:52:37

文章来自 | 量子位

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贾浩楠 明敏 发自 凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI
刚刚,北京时间4月29日上午11时23分中国空间站核心舱“天和”,搭乘长征五号B 遥二运载火箭,从海南文昌发射场发射升空!
“天和”成功升空,标志中国天宫”空间站正式开启了为期两年的建设之路。
中国首个空间站、同时极有可能成为人类未来10-15年中唯一在轨运行的空间站,它的首次发射任务,有哪些不容错过的精彩瞬间?背后又有哪些硬核背景知识?

飞行500秒,成功“到站下车”

发射前夕和发射过程中,直播画面传来最多的一句话是“XX正常!”
11时23分,火箭点火升空。
直播画面来自央视新闻
飞行4-5秒后,整个火箭很快进入厚重的云层,地面摄像机便捕捉不到画面了,只能靠舰体上的摄像机传回实时情况:
升空飞行大约170秒后,一级火箭任务完成,主动脱离舰体:
直播视频信号稍有卡顿
此时,开始由火箭芯级发动机继续推动火箭升空入轨。
升空220秒后左右,之前一直在整个火箭顶端保护航天器、承受高温摩擦和气压巨变的整流罩,也主动分离:
升空493秒,芯级发动机成功脱离:
到这一步,就标志着发射任务中,各级火箭的任务完成,“天和”核心舱成功进入轨道!
央视直播中用了一个很形象的比喻:到站下车
当大家看到这些文字时,天和已经成功展开了中继天线和柔性太阳能电池板,开始在340-450公里的近地轨道运行,等待空间站其他部分对接汇合。

中国的空间站

中国空间站总体构型是 3 个舱段,包括“天和”核心舱、问天实验舱Ⅰ和梦天实验舱 Ⅱ,每个舱都是 20 吨级,整体呈 T 字构型,可在轨运营 10 年以上。
“天和”核心舱是中国空间站的关键舱段,就好比是树干,其他的舱段都会连接在它的接口上,像树枝一样不断向外延伸。
“天和”核心舱全长 16.6 米,最大直径 4.2 米,发射质量 22.5 吨,有五个对接口,可以对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱,另有一个供航天员出舱活动的出舱口,是未来空间站的管理和控制中心。  
空间站将建近地轨道上,轨道高度340-450公里。
核心舱在设计上较过去有了很大突破,供航天员工作生活的空间约 50 立方米,未来加上两个实验舱后,整体能够达到 110 立方米,,可实现3人长期驻留、6人短期驻留。
除此之外,未来会单独发射一个十几吨的光学舱,与空间站保持共轨飞行状态。
光学舱中,计划架设一套口径两米的巡天望远镜,分辨率与哈勃相当,视场角是哈勃的 300 多倍。如果在轨十年,可以对百分之四十以上的天区,约一万七千五百平方度天区进行观测。
对了,这次送核心舱“天和”上天的火箭,是大家熟知的“胖五”的最新改型长征五号B运载火箭,近地轨道运载能力25吨级。
表面上来看,长征五号B比长征五号要少一个二级火箭,但并不是简单地做“减法”。
长征五号B火箭与长征五号火箭共享了芯一级和助推器的大部分关键技术,同时还有新的两大技术保障——大推力直接入轨技术和大直径舱箭分离技术。
级数少了,运载能力却不低。
目前,在长征火箭家族中,共有三型火箭参与到我国载人空间站工程中。它们被称为空间站建设中的“三剑客”
除了发射空间站主体的长五B,还有长征七号运载火箭,主要用于发射“天舟”货运飞船,为空间站和宇航员运送物资。
而长征二号F运载火箭,是托举神舟号载人飞船的“专用”火箭,是长征系列中“最可靠”的火箭之一,目前成功率达到100%。

为什么我们需要空间站

与载人飞船和已经退役的航天飞机不同,空间站最大的特点是能够满足人类长期驻扎太空的需要。
其必备的系统设备包括加压舱室、电力供应系统、生命支持系统等。基于这些配置,空间站可以满足科学研究以及太空旅游等多种用途。
而中国的空间站设计在轨运行10年以上,已规划密封舱内的科学实验柜、舱外暴露实验平台等,支持在轨实施空间科学、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理、空间材料科学等众多领域的科学研究和应用项目。
一般来讲,小型空间站是完全组装后发射的,但较大的空间站分成模块送上太空,在轨道上组装。为了最有效地利用运载工具,空间站通常是空着发射的,而航天员则乘坐不同的运载工具跟随升空。
因此,一个空间站的运作需要一个运输系统来运送人员和设备,并补充推进剂、空气、水、食物,以及其他在日常运作中消耗的物品。

今年将运送航天员上天

2021-2022年间,中国的空间站任务,将密集发射11次,包括空间站后续舱段,载人任务等等。
其中具体包括 3 次空间站舱段发射,4 次货运飞船以及 4 次载人飞船发射,于 2022 年完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程三步走发展战略第三步的任务目标。
今年6月起,将发射天舟货运飞船,和神舟12号载人运载火箭。
人类目前只有一个国际空间站在轨运行,且服役超过20年,计划在2025年退役,延期服役最晚不超过2028年。
而且,美国尚无公开的空间站建设计划,俄罗斯的空间站计划也遥不可期。
所以,未来10-15年内,中国“天宫”极有可能将成为人类唯一在轨运行空间站。

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