【環(huán)球時(shí)報(bào)赴文昌特派記者 樊巍 范安琪】編者的話：7月24日14時(shí)22分，我國(guó)在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)，運(yùn)用中國(guó)目前近地軌道運(yùn)載能力最大的運(yùn)載火箭——長(zhǎng)征五號(hào)B，成功將我國(guó)空間站建造階段首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，同時(shí)也是我國(guó)迄今為止發(fā)射的最重載荷——問天實(shí)驗(yàn)艙送至預(yù)定軌道。中國(guó)空間站建造關(guān)鍵之戰(zhàn)取得圓滿成功！此次發(fā)射任務(wù)，中國(guó)航天再度取得多項(xiàng)技術(shù)突破，創(chuàng)下多項(xiàng)新紀(jì)錄。

“最強(qiáng)”把“最重”送入太空

長(zhǎng)五B火箭近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到25噸級(jí)，無疑是發(fā)射我國(guó)迄今為止重量最大載荷——問天實(shí)驗(yàn)艙的唯一選擇。

長(zhǎng)五B火箭總體副主任設(shè)計(jì)師劉秉在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹稱，為了滿足空間站建造過程中大艙段發(fā)射任務(wù)要求，長(zhǎng)五B火箭實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)獨(dú)有關(guān)鍵技術(shù)的突破，其中包括20.5米的國(guó)內(nèi)最大整流罩的分離技術(shù)、4.1米大直徑的艙箭連接分離技術(shù)、1400千牛大推力直接入軌的精度控制技術(shù)，掌握這些技術(shù)，為空間站建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

此次發(fā)射任務(wù)也是長(zhǎng)五系列火箭首次執(zhí)行零窗口發(fā)射任務(wù)，也被認(rèn)為是此次發(fā)射任務(wù)的技術(shù)難點(diǎn)之一。劉秉介紹稱，零窗口發(fā)射任務(wù)要求長(zhǎng)五B火箭必須在規(guī)定時(shí)間里分秒不差地發(fā)射，否則將無法把問天實(shí)驗(yàn)艙送達(dá)指定位置，從而需要耗費(fèi)巨大代價(jià)調(diào)整軌道，甚至導(dǎo)致發(fā)射終止。

為保證準(zhǔn)時(shí)發(fā)射，長(zhǎng)五B火箭型號(hào)隊(duì)伍對(duì)發(fā)射前10分鐘的發(fā)射流程進(jìn)行優(yōu)化，將部分流程前置。此前，各系統(tǒng)只能按照時(shí)間順序依次去完成發(fā)射前的準(zhǔn)備工作。“這就像面對(duì)逐題試卷限時(shí)競(jìng)答，一旦卡在前面簡(jiǎn)單的問題上，后面的題目分?jǐn)?shù)很高卻又不能做，顯得束手束腳。”火箭院長(zhǎng)五B火箭副總設(shè)計(jì)師婁路亮這樣比喻這個(gè)過程。但在此次任務(wù)中，長(zhǎng)五B火箭型號(hào)隊(duì)伍將各系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣的準(zhǔn)備工作由“串聯(lián)”變?yōu)椤安⒙?lián)”，在距離發(fā)射2分半時(shí)，火箭就已完成發(fā)射前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，隨時(shí)可發(fā)射。

準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火只是開始，精準(zhǔn)入軌才是成功。劉秉介紹稱，長(zhǎng)五B火箭還應(yīng)用起飛時(shí)間偏差修正技術(shù)，最大修正時(shí)間為2分半。“通俗理解，在0到2分半這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的任一時(shí)間點(diǎn)發(fā)射，火箭都可以在飛行過程中自動(dòng)修正，‘追回’因推遲發(fā)射導(dǎo)致的飛行偏差，將實(shí)驗(yàn)艙精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。”劉秉稱。

據(jù)了解，在本次發(fā)射任務(wù)后，長(zhǎng)五B火箭還將“連續(xù)作戰(zhàn)”，在10月承擔(dān)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射任務(wù)，屆時(shí)中國(guó)空間站三個(gè)艙段將形成“T”字基本構(gòu)型，完成中國(guó)空間站在軌建造。而在明年，長(zhǎng)五B火箭還將承擔(dān)我國(guó)第一個(gè)大型空間巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)射任務(wù)，屆時(shí)它將與空間站共軌飛行，開展更多的深空探測(cè)和前沿科學(xué)研究。

創(chuàng)下多項(xiàng)中國(guó)航天之最

在發(fā)射成功后，問天實(shí)驗(yàn)艙將按計(jì)劃與天和核心艙完成前向?qū)樱袊?guó)空間站就此迎來首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙。《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者從承研問天實(shí)驗(yàn)艙的航天科技集團(tuán)五院獲悉，問天實(shí)驗(yàn)艙作為迄今為止我國(guó)最大以及全世界現(xiàn)役在軌最重的單艙主動(dòng)飛行器，艙體總長(zhǎng)17.9米，直徑4.2米，發(fā)射重量達(dá)23噸。“塊頭”和“分量”基本上等同于北京地鐵13號(hào)線列車的一節(jié)車廂。

航天科技集團(tuán)五院?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙電總體主任設(shè)計(jì)師梁曉鋒在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者專訪時(shí)介紹稱，從設(shè)計(jì)角度而言，核心艙和實(shí)驗(yàn)艙兩個(gè)生活區(qū)的功能定位是一樣的，但在細(xì)節(jié)上略有區(qū)別，“比如實(shí)驗(yàn)艙的生活區(qū)相對(duì)核心艙會(huì)稍大一點(diǎn)，同時(shí)也為每個(gè)睡眠艙配了舷窗。在成功對(duì)接后，中國(guó)空間站上就擁有6個(gè)睡眠艙，這將為兩個(gè)航天員乘組輪換時(shí)，短期6人同時(shí)在軌創(chuàng)造條件，為航天員提供更加便捷、寬敞的工作和生活環(huán)境”。

此外，問天實(shí)驗(yàn)艙上配備的一對(duì)雙自由度柔性太陽翼也刷新我國(guó)航天器在軌使用太陽翼的長(zhǎng)度紀(jì)錄。這種柔性太陽翼單個(gè)翼面展開面積約110平方米，差不多相當(dāng)于一套三室一廳的面積。而一對(duì)太陽翼全部展開后翼展超過55米，比半個(gè)足球場(chǎng)還要長(zhǎng)。然而這種太陽翼不僅面積大，柔性也大，帶著這樣大的一對(duì)“軟翅膀”進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，控制難度之高堪稱空前。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，問天實(shí)驗(yàn)艙上兩個(gè)碩大的柔性太陽翼一起工作，每天平均發(fā)電量超過430度，在地面上，這個(gè)日發(fā)電量足夠北京市的一個(gè)普通家庭用上一個(gè)半月。

此次問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙對(duì)接也是中國(guó)空間站首次在有人駐守的狀態(tài)下迎來航天器到訪。航天科技集團(tuán)五院?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師宋曉光在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者專訪時(shí)表示，此次對(duì)接任務(wù)有其獨(dú)特的難點(diǎn)，在對(duì)接時(shí)作為追蹤器的問天實(shí)驗(yàn)艙，尺寸和質(zhì)量之大均是我國(guó)現(xiàn)有航天器之最；所采用的柔性太陽翼具有容易振動(dòng)的特點(diǎn)，容易對(duì)航天器的控制精度和穩(wěn)定度產(chǎn)生不利影響。上述因素都加大了此次對(duì)接的難度。為此，問天實(shí)驗(yàn)艙的研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用兩次展開的方式去提高對(duì)接的可控性。為確保對(duì)接時(shí)空間站以及航天員的安全，中國(guó)空間站上還采用了一項(xiàng)名為“安全橢球”的設(shè)計(jì)。

中國(guó)空間站在軌建造階段，組合體構(gòu)型多變，飛行姿態(tài)模式也將隨之反復(fù)切換。西安衛(wèi)星測(cè)控中心正高級(jí)工程師楊永安在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者專訪時(shí)介紹稱，這會(huì)對(duì)空間站的飛行姿態(tài)穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)，“特別是問天實(shí)驗(yàn)艙這種大艙段的加入，對(duì)地面測(cè)控系統(tǒng)維持空間站姿態(tài)穩(wěn)定的技術(shù)能力提出較高要求”。為此，西安衛(wèi)星測(cè)控中心深入分析任務(wù)關(guān)鍵技術(shù)和過程，全面掌握風(fēng)險(xiǎn)因素，扎實(shí)制定應(yīng)對(duì)措施，確保任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)可控。

問天帶去哪些太空實(shí)驗(yàn)“利器”

問天實(shí)驗(yàn)艙作為中國(guó)空間站首個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，將承擔(dān)哪些科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)呢？

中科院空間應(yīng)用中心研究員、載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師呂從民介紹稱，空間應(yīng)用系統(tǒng)問天實(shí)驗(yàn)艙任務(wù)以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗(yàn)4個(gè)領(lǐng)域規(guī)劃部署了十余個(gè)研究主題，目前已立項(xiàng)四十余項(xiàng)科學(xué)項(xiàng)目，空間站建成后將持續(xù)論證、滾動(dòng)實(shí)施相關(guān)科學(xué)項(xiàng)目。

問天實(shí)驗(yàn)艙部署了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱與低溫存儲(chǔ)柜、變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，配置了艙內(nèi)外應(yīng)用任務(wù)共用支持設(shè)備。其中生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜以多種類型的生物個(gè)體為實(shí)驗(yàn)樣品，開展多種動(dòng)植物的空間生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，揭示微重力對(duì)生物個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育、代謝的影響，促進(jìn)人類對(duì)生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解，研究空間輻射生物學(xué)和亞磁生物學(xué)效應(yīng)與機(jī)制，探索建立應(yīng)用型受控生命生態(tài)系統(tǒng)，為航天員在軌輻射損傷評(píng)估、防護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜以組織、細(xì)胞和生化分子等不同層次多類別生物樣品為對(duì)象，探索微重力環(huán)境下細(xì)胞生長(zhǎng)和分化規(guī)律與機(jī)制，為人類健康、生殖發(fā)育提供理論基礎(chǔ)；探索重力效應(yīng)對(duì)生命起源和進(jìn)化影響；在高效蛋白質(zhì)/多肽藥物、納米晶骨骼生物技術(shù)等方面取得突破性發(fā)現(xiàn)，對(duì)指導(dǎo)組織工程、生物醫(yī)藥的研究和應(yīng)用發(fā)揮重要作用。

科學(xué)手套箱提供潔凈密閉空間和溫濕度環(huán)境控制，配置靈巧機(jī)械臂具備細(xì)胞級(jí)精細(xì)操作能力；手套箱為航天員操作多學(xué)科實(shí)驗(yàn)樣品提供安全、高效支持。

變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜為科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供0.01G至2G高精度模擬重力環(huán)境，采用先進(jìn)的無線傳能和載波通信技術(shù)，支持開展微重力、模擬月球重力、火星重力等不同重力水平下的復(fù)雜流體物理、顆粒物質(zhì)運(yùn)動(dòng)等科學(xué)研究。

在問天實(shí)驗(yàn)艙外還部署了能量粒子探測(cè)器、等離子體原位成像探測(cè)器，用于獲取空間質(zhì)子、電子、中子、重離子和等離子體等環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)。

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