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據中國載人航天工程辦公室訊息,天宮二號已完成全部拓展試驗,計劃於7月19日擇機受控離軌並再入大氣層,正式“退休”。

它設計壽命2年,於2016年9月15日發射升空,目前卻已在軌飛行超過了1000天,先後完成了於神舟十一號、天舟一號的對接以及多項空間實驗,是中國第一個真正意義上的空間實驗室。

在“天宮二號”結束其太空旅程之際,我們一起來聊聊它的各項戰績。

厲害了word天宮二號:空間實驗室

天宮二號原是天宮一號目標飛行器的備份,但由於天宮一號表現很好,服役期遠遠超出當初的設計壽命,所以對天宮二號進行了適應性改裝,讓它執行空間實驗室任務,所以稱天宮二號為空間實驗室。

與天宮一號相比,天宮二號在外形、結構、尺寸和品質上基本沒有變化,全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽電池翼展寬約18.4米,重8.6噸,仍採用實驗艙和資源艙兩艙式構型,設計在軌壽命不小於2年。但是由於天宮二號執行的航天任務比天宮一號有很大的變化,所以其核心有明顯的不同。

天宮2號主要完成以下三大任務:

一是接受神舟十一號載人飛船的訪問,完成航天員30天的中期在軌駐留任務,考核面向長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術。這項任務已於2016年10月~11月由駕駛神舟十一號的航天員景海鵬和陳冬在天宮2號上圓滿完成。

二是接受中國第一艘貨運飛船天舟一號的訪問,考核驗證推進劑在軌補加技術,是中國第一個具備太空補加功能的載人航天器。這項任務就是通過上述提到的天舟一號與天宮二號空間實驗室通過3次交會對接來完成的。

三是開展大規模空間科學和應用實驗,以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗。這項任務自天宮二號升空後就開始了,將一直持續到退役為止。

為了完成這三大任務,並保持與天宮一號相同的重量,天宮二號進行了一些調整和改變,開展了很多新的設計工作,使天宮二號比天宮一號“飛得更高、實驗更多、時間更長”。

如何“飛得更高、實驗更多、時間更長”?

1、“飛得更高”——軌道高度393千米

在軌道高度方面,為了驗證空間站技術,天宮二號與飛船的對接高度比天宮一號與飛船的對接高度高了50千米,達到393千米,這與未來中國空間站執行的軌道高度基本相同,所以說“飛得更高”。

(天宮2號在軌飛行示意圖)

2、“實驗更多”——最大規模的科學實驗

神舟十一號載人飛船與天宮二號對接成組合體後,航天員進入天宮二號裡進行了有史以來中國載人航天最大規模的科學實驗和技術試驗,所以說“實驗更多”。

3、“時間更長”——航天員要在太空“逗留”30天!

航天員在天宮二號裡總共生活和工作了30天,這也是中國航天員在太空連續逗留的最高紀錄,所以說“時間更長”。

天宮二號的實驗艙是航天員的生活艙和工作艙,可提供60天/人的在軌駐留支援,就是說,如果1個人在裡面,可以支撐待滿60天;如果3個人在裡面,可待20天。為了進行中期駐留試驗,讓航天員在天宮二號裡待30天,神舟十一號只把2名航天員送入天宮二號。

那怎麼對接呢?天空二號的前端裝有與飛船交會對接的裝置和密封轉移通道。

資源艙裡都是“寶貝”

天宮二號的資源艙用於為天宮二號提供動力和電能,進行姿態控制、軌道控制。艙外裝有太陽電池翼和中繼衛星天線;艙內主要裝有推進劑貯箱、鎳氫蓄電池、控制環境的氣瓶、控制姿態的力矩陀螺。尾部裝有2臺490牛軌控發動機,周圍還有4臺150牛備用發動機和多臺姿控發動機等裝置。

環境“精裝修”,航天員工作生活兩不誤

由於航天員在天宮二號要駐留30天,所以對天宮二號進行了“精裝修”,改善了就餐和睡眠環境,增加了鍛鍊裝置和娛樂設施等,使航天員在駐留期間的生活和工作更加舒適、更加便利、更加豐富多彩。

(航天員在天宮二號內跑臺進行鍛鍊示意圖)

在天宮二號上首次使用了可展開的多功能小平臺,在上面可吃飯、工作;

為航天員配備了藍芽耳機和藍芽音響,以解放航天員的雙手;

多個區域增加不少硬質扶手,並引入了駐留腰帶,使航天員更加方便;

用地板取代了地毯,避免有 “一踩一個坑”的感覺;

在鍛鍊器材方面,除有動感單車外,還增加了跑臺;

藉助天地鏈路,航天員在軌時可以與地面實現視訊互動;

把航天員工作區和生活區的噪音控制在了50分貝這一適宜的程度;

特意設計增加了進出測控區語音通報“使能或禁止功能”,航天員可以根據需要自行決定是否遮蔽測控區的語音通報。

使中國成為世界第二個應用在軌應用補加技術的國家

由於天宮二號要進行推進劑補加試驗,試驗對天宮二號推進分系統進行了適應性改造,增加了推進劑補加系統,配置了壓氣機等裝置,採用全新的儲箱設計。它在與天舟一號進行首次推進劑在軌補加後,使中國成為繼俄羅斯之後第二個在軌應用補加技術的國家,技術研究成果可直接應用於後續空間站工程。

天宮二號為後續空間站貢獻了多個“第一次”

為了後續空間站的建設,在天宮二號上首次搭建了由機、電、液等部件組成的液體迴路驗證系統,用於驗證空間站維修技術;

首次搭載了機械臂操作終端試驗器,開展中國人機協同太空在軌維修試驗,為以後空間站任務提供技術儲備;

首次採用了“插拔式”的結構設計,打造出了可快速更換的模組單元,即在某個模組單元出現問題時,可像插拔U盤一樣進行更換,只需用幾分鐘就能完成一次維修,這在國內空間領域屬於首創。

同天宮二號一起升空的還有伴隨小衛星,裝有2500萬畫素全畫幅相機,它在成功從天宮二號上釋放出去後,對天宮二號和神舟十一號空間組合體進行了飛越觀測等試驗。

(伴隨小衛星進行飛越觀測時拍攝的天宮二號與神舟十一號組合體影象)

不止於航天,觸及當今世界最前沿的探索領域

天宮二號上裝有全新配套的空間應用系統的科學裝置,而且無論在數量上還是安裝複雜程度上,都創造了中國曆次載人航天器任務之最。它搭載了14項應用載荷,以及失重心血管研究等航天醫學實驗裝置,主要涉及8個領域,其中絕大多數觸及當今世界最前沿的探索領域,有望取得一批重大應用成果。

世界第一臺空間冷原子鐘

例如,天宮二號上裝載的世界第一臺空間冷原子鐘是目前在空間執行的最高精度的原子鐘,有望實現10-16秒量級的超高精度,把目前人類在太空的時間計量精度提高1~2個數量級,約3000萬年才會產生1秒的誤差,這可對衛星定位導航、引力波探測等空間科學研究產生重大影響。

γ射線暴偏振探測儀

其上的γ射線暴偏振探測儀用於在國際上首次對γ射線暴的偏振性質實現高精度、高靈敏度和系統性地測量,能填補在當前γ射線暴觀測中缺少高靈敏度偏振測量手段的空白。

(天宮2號上的γ射線暴偏振探測儀示意圖)

量子金鑰分配試驗空間終端

其上的“量子金鑰分配試驗空間終端”是世界上首個基於載人航天空間平臺的空—地量子金鑰分配演示實驗,可為載人航天的空地間量子保密通訊,以及未來的實用化天地一體廣域量子保密通訊網路建設打下基礎。

三維成像微波高度計

其上的寬波段成像光譜儀、三維成像微波高度計、紫外臨邊成像光譜儀等新一代對地觀測遙感儀器和地球科學研究儀器,能產生顯著的社會經濟效益。其中的三維成像微波高度計是國際上首次實現寬刈幅海面高度測量並能進行三維成像的微波高度計。

通過在天宮二號開展大規模空間科學和應用實驗,以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗,使中國具備了開展較大規模空間試驗和空間應用的條件,從而開始進入應用發展新階段,並有望取得一批原創性、突破性、引領性的研究成果。

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