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梦天发射,天宫将成!是时候实现我们的太空梦想了!

梦天发射,天宫将成!是时候实现我们的太空梦想了!
2022年10月31日 16:39 新浪网 作者 石头科普工作室

  梦天发射,天宫将成!是时候实现我们的太空梦想了!

  看完发射,来长点知识吧~

  10月31日15时37分,在火箭的轰鸣声中,长征五号B遥4火箭带着梦天实验舱飞入九天,为中国空间站一期主体建设工程画上句号。在2年的时间内,经过9次发射,天宫空间站终于成为一个完全体,我们也终于将一个30年前设想呈现在世人眼前。那么,梦天实验舱将会为天宫空间站提供怎样的版本更新?空间站工程未来还有什么活动?我们该如何实现自己的太空梦想?下面都将为您一一道来!

  版本更新(正式版)

  修复了一些bug,带来了更好的体验

  「 更大的空间 」

  作为空间站一期建设主体最后一个大舱段,梦天实验舱将会成为我国迄今为为止发射的重量最大的载荷,约为23.3吨。梦天实验舱有着将近18米的长度与4.2米的直径,这将为空间站带来100立方米的空间,为航天员带去32立方米的活动空间。加上空间站已经发射上去的部分,整个空间站的体积将达到300立方米。

  空间站(现在还是想象图)

  「 更多的科学设备 」

  之前发射的天和核心舱与问天实验舱虽然也有实验模块,但是生活模块也占据了一部分空间,特别是在问天实验舱发射之后,航天员主要的生活区已经从天和转移到了问天。

  与问天实验舱不一样的是,梦天实验舱并没有生活模块,主要是用于科学实验,科学实验柜的数量非常多。经过梦天实验舱的加成,天宫空间站的实验机柜总数将达到25个。这样,空间站以约国际空间站1/6的重量,提供了约4/5的实验机柜的数量。

  在实验内容方面,梦天主要面向微重力科学研究,比如微重力基础物理、微重力流体物理、材料和燃烧科学以及空间科学等,这些都是我国目前亟需发展的领域。

  值得一提的是,梦天实验舱的暴露载荷平台有舱内暴露和可展开暴露平台,这些暴露平台将会提供更为理想的实验环境,梦天与问天的舱外暴露平台加在一起,最终将会支持67个暴露应用载荷。

  梦天实验舱的主要实验柜

  「 独特的货物气闸舱 」

  在之前的设计中,梦天实验舱将搭载巡天望远镜一起升空,后来这一部分被剥离出实验舱。剥离后的空间除了用于加长工作舱之外,便是在多功能实验舱上配置了一个货物气闸舱。这一货物气闸舱的开口超过了1米,在数据上超过目前国际空间站希望号的货物气闸舱。既然说是货物了,就像货物电梯一样,不是用来支持航天员出舱的(出舱在问天),而是在航天员与机械臂的配合下,实现载荷与设备能够自动进出舱,这将为航天员省去了不小的麻烦。未来,大型载荷与设备通过货物气闸舱进出舱,这为更大规模的舱外实验提供了条件。

  除此之外,空间站也将会通过货物气闸舱释放一些小卫星,也就是说有一些卫星将通过货运飞船带上去然后再由空间站部署到近地轨道上。说到这里大家会疑惑:这难道不是多此一举吗?其实并不是。除了能够搭便车节省成本和运力外,最主要的是通过空间站这一平台我们可以在未来实现小卫星的释放与维修。这样的空间站不仅是人和设备居住的空间站,更是近地卫星母港。在之间的天宫二号任务中,我们便释放了伴随小卫星,通过伴随小卫星我们才能看到整个组合体的全貌。未来,我们也将通过空间站释放的小卫星看到空间站的全貌(而不是想象图)。

  这个真的不是想象图了

  「 一个有意思的玩意 」

  对于这次发射,业余无线电爱好者们特别关注,因为梦天实验舱将携带无线电载荷CSSARC进入太空。业余无线电名为业余,但实际工作内容非常硬核,特别是在应急救灾之时。汶川大地震发生后不到3分钟,成都业余无线电应急通讯网便开始启动并呼叫,在传统通讯手段失联的情况下,一批业余无线电爱好者通过自己的设备将灾区的信息传递了出去,在抢险救灾中做出了突出贡献。该有效载荷升空后将为全世界的无线电爱好者提供资源,以便与机上的宇航员进行联系或相互交流。它还将发挥激励学生追求科学技术知识的作用,并鼓励更多的人对业余无线电感兴趣。

无线电爱好者使用八木天线接收国际空间站中继信号(感谢BH4OAX老师供图)

  未来的计划

  「 六人巡天即将到来 」

  从神舟十二号任务开始,我们一直是三人巡天,这是因为天上只有三个“床位”,因此需要等到上一批撤离之后下一批才能进驻空间站。问天实验舱发射之后,“床位”从三个扩充到六个,我们也有了六人巡天的可能。按照计划,神舟十五号乘组将在神舟十四号乘组撤离前到达空间站,两个乘组将在天上交接任务,届时我们将短暂地实现六人巡天,达到计划中的长期三人短期六人的目标。

  想象一下这个场景变成六个人的样子

  「 大型巡天望远镜 」

  在九年前,梦天实验舱并不叫梦天,而是叫巡天,这是因为其中主要搭载的是巡天光学望远镜。后来因为考虑到空间站对于巡天的限制,光学望远镜便被独立出来,但其依旧是空间站任务的组成部分,我们称之为“巡天空间望远镜”。把望远镜发射到天上,可以消除大气对于天文观察带来的不利影响,人类曾经发射了多个空间望远镜。不过以往的太空望远镜多需要专门的发射任务进行维修,而与空间站共轨(略高)的巡天望远镜将大大降低维护成本。巡天空间望远镜的视场为1.1x1.2平方度,在成像质量和哈勃望远镜相当的情况下,巡天空间望远镜的视场达到了哈勃望远镜的300倍。整个巡天期间,望远镜将覆盖整个天空面积的40%,带来至少50PB(1PB=1024TB)的数据,对我们探索宇宙演化、暗物质等宇宙基础问题提供帮助。

  这也是想象图,我摊牌了~

  「 二期工程?」

  在上文中,我们多次提到了“一期工程”这个词,这是否意味着我们未来可能拥有二期工程?把“否”和“可能”去掉便是答案了。在方案设计阶段,我们便在天和核心舱与问天实验舱预留了大型载荷挂点的接口。显然,只要再发射一个类似于天和的扩展核心舱,重复以前的建造步骤,我们便可以将空间站的吨位扩展一倍。空间站的主体部分的形状也将会变成“土”字型。此外,空间站大部分模块已经实现了标准化,这对于延长空间站运行寿命,提升空间站运行质量来说是非常重要的,当然也是我们能进行空间站扩建的底气之一。

  过于简陋的想象图

  梦天实验舱发射升空后,将像以往一样实现快速对接,在快速对接之后也将进行快速转位(问天两个月之后才进行转位)。转位的完成标志着中国空间站一期主体建设的正式完成,也是空间站完全体正式开始工作之时。通过空间站,我们将在基础科学、材料、制造等多个领域进行实验并取得成就,以此助力中国科学技术的发展;也是通过空间站,我们将与外方在人员、设备等方面进行合作,以此推进中国在太空领域的国际合作。空间站还会成为近地卫星的母港,甚至是更远深空探索的起跳板……言至于此,是时候实现我们的太空梦想了!

  Reference

  [1] 王翔,王为.天宫空间站关键技术特点综述[J].中国科学:技术科学,2021,51(11):1287-1298.

  [2] 中国载人航天工程办公室.中国空间站科学实验资源手册[Z].2019.

  [3] 童效勇(BA1AA) 陈方(BA4RC). 业余无线电通信[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2021

  [4]李然.巡天空间望远镜:将伴“天和”探太空.[EB/OL].(2021-05-13)[2022-10-29]. https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/5/457492.shtm

  (图部分来自参考来源,部分来自网络)

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