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套娃肚子、方形艙門……上海航天披露夢天實驗艙“獨門絕技”
2022年10月31日15時37分,我國空間站的夢天實驗艙在文昌航天發射場由長征五號B運載火箭托舉升空,順利進入預定軌道,發射任務取得圓滿成功,打響了我國空間站建造任務的收官之戰。
長征五號B運載火箭發射升空,將夢天實驗艙順利送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。中國航天科技集團供圖
澎湃新聞(www.6773257.com)記者從中國航天科技集團八院獲悉,在此次任務中,八院承擔了夢天實驗艙和長征五號B運載火箭四個助推器的抓總研制工作。
八院透露,后續,夢天實驗艙將與天和核心艙進行快速交會對接以及平面轉位,三艙(天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙)組成空間站“T”字基本構型。夢天實驗艙在軌組裝完成后,將與空間站其它兩艙實現控制、能源、信息、環境等功能的并網管理,共同支持空間站開展更大規模的空間研究實驗和新技術試驗,打造空間技術應用研究“夢工場”,推動我國空間科學研究與應用邁向世界領先水平。
夢天實驗艙
在舉世矚目的夢天實驗艙“飛天”過程中,上海航天究竟承擔了哪些任務、扮演著什么角色?夢天此行還裝備了哪些“秘密武器”?八院專家做了一一揭秘:
胖五是我國近地軌道運載能力最大的火箭
長征五號B運載火箭作為“空間站艙段運輸專列”,是在長征五號基礎上,為滿足我國載人空間站工程需求,按“通用化、系列化、組合化”設計思想研制的一款新型大型運載火箭,近地軌道運載能力可達25噸,是目前我國近地軌道運載能力最大的火箭,也是我國首型一級半構型火箭。
長五B由直徑5米的芯一級+4個直徑3.35米的助推器+艙罩組合體組成,其采用的少級數設計理念,有效提升了火箭的固有可靠性。合抱在火箭芯級上的4個助推器提供了火箭90%以上的起飛推力,是“胖五”力拔山兮氣蓋世的關鍵所在。
研制團隊部分成員與長五B火箭合影
夢天采用了獨特的“套娃”設計
夢天實驗艙艙體全長17.88米,直徑4.2米,發射質量約23噸,與天和核心艙、問天實驗艙的任務分工和定位不同,與兩者在配置上既有相似的地方,也有不同。
八院透露,夢天實驗艙的定位是航天員工作的地方,因此沒有配置類似“天和”“問天”艙的再生生保以及睡眠區、衛生區。但三個艙段均配置有航天員的鍛煉設備,夢天艙配置的是抗阻鍛煉設備,類似健身房的劃船機。
從總體構型來看,夢天實驗艙的肚子更圓,它由工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙、資源艙四個艙段組成,并采用了獨特的“套娃”設計。工作艙在最前端,通過對接機構與核心艙相連,主要是航天員艙內工作與鍛煉的地方,也是艙內科學試驗機柜安裝的地方。載荷艙與貨物氣閘艙則是以“雙艙嵌套”的形式與工作艙相連,也就是說,在載荷艙的內部,隱藏著一個貨物氣閘艙,主打貨物出艙專用通道。最前端的是資源艙,也是對日定向裝置和柔性太陽翼等安裝的地方。
夢天實驗艙的肚子更圓,它由工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙、資源艙四個艙段組成,并采用了獨特的“套娃”設計。
夢天實驗艙作為“工作室”,是三艙中支持載荷能力最強的艙段,其配置了13個標準載荷機柜,主要面向微重力科學研究,可支持流體物理、材料科學、超冷原子物理等前沿試驗項目,堪稱天宮“夢工場”。同時,為了最大化實現艙外試驗支持能力,夢天艙艙外配置有37個載荷安裝工位,可為各類科學實驗載荷提供機、電、信息方面的能力支持,確保它們在太空環境下開展各類實驗。特別是載荷艙上配置有兩塊可在軌展開的暴露載荷實驗平臺,進一步增強了空間站的載荷支持能力。
夢天實驗艙(右側,在軌轉位后)與空間站組合體示意圖
我國空間站首次出現方形自動艙門
如果將問天實驗艙的氣閘艙比作“國際機場”的話,那么夢天的貨物氣閘艙就是空間站的“國際貨運港口”。以往在艙外開展科學試驗,需要航天員出艙進行安裝作業,但這種方式會受到航天員出艙次數、載荷數量與大小的限制。因此,夢天實驗艙所獨具的載荷自動進出艙功能,將進一步提高空間站進行艙外載荷實(試)驗的能力和效率。
研制團隊部分成員與夢天實驗艙合影
在夢天實驗艙內,配置了一臺載荷轉移機構,可以穩定地執行將貨物從艙內送出艙外,或將艙外貨物運至艙內的任務。八院透露,載荷轉移機構的運送能力達到400公斤、單次運送貨物可以達到1.15米×1.2米×0.9米。這與航天員“帶貨出艙”的方式相比,貨物出艙能力得到了進一步提升,還為在軌工作生活的航天員“減負”,以便他們將更多的時間精力用于開展艙內各項科學實驗活動。
為了滿足將來更大尺寸、更大重量貨物的進出艙需求,夢天實驗艙的貨物氣閘艙上還安裝了一款獨一無二的方形艙門,寬度可達1.2米。艙門采用全自動弧形滑移設計,可以為貨物的進出艙提供一條寬闊的走廊,也是隔離艙內與艙外空間環境的關鍵設備,是我國空間站首次亮相的方形自動艙門。
航天八院的研制團隊成員在工作中
能夠實現“在軌放衛星”
八院專家同時透露,夢天實驗艙具備微小飛行器在軌釋放的能力,將作為開放合作平臺進一步增強空間站的綜合應用效益。夢天實驗艙上專門配置了微小飛行器在軌釋放機構,能夠滿足百公斤級微小飛行器或者多個規格立方星的在軌釋放需求,解決微衛星和立方星低成本進入太空的問題。
航天八院的研制團隊成員在工作中
航天員只需在艙內把立方星或微衛星填裝到釋放機構的“肚子內”,釋放機構即可搭乘載荷轉移機構,將小衛星運送至艙外。出艙后,機械臂抓取釋放機構,運動到指定的釋放方向,釋放機構就會像彈弓一樣,把小衛星彈射出去,實現在軌“放衛星”。
隨著空間站更多科學實驗任務的開展,空間站載荷供電需求也成倍增加。因此,夢天實驗艙與問天實驗艙同配置、同發力,也擁有單側長達27米、可展開面積近138平方米的“巨型翅膀”——柔性太陽翼。我國空間站基本構型組裝完成后,兩個實驗艙配置的四副太陽翼,將為我國空間站打造最強勁的能量源泉,真正實現“用電無憂”。
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