焦點(diǎn)訪談：夢(mèng)天到位空間探索新起點(diǎn)

2022-11-04 16:43:59來(lái)源：央視網(wǎng)

央視網(wǎng)消息（焦點(diǎn)訪談）：今天（11月3日）上午9時(shí)32分，在我們頭頂約400公里的太空，中國(guó)空間站迎來(lái)了歷史性的時(shí)刻，天和、問(wèn)天、夢(mèng)天三艙組合體形成了“T”字構(gòu)型，中國(guó)空間站基本構(gòu)型自此全部組裝完成。從去年4月29日天和核心艙發(fā)射升空開(kāi)始單艙飛行，到今年問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙升空并成功對(duì)接、轉(zhuǎn)位，再到今天夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位成功，中國(guó)空間站三個(gè)20噸級(jí)的大艙段全部到位，航天員們迎來(lái)了“三室兩廳”的生活工作空間，完成基本構(gòu)型的中國(guó)空間站也將迎來(lái)測(cè)試和評(píng)估的忙碌時(shí)光。

(資料圖片僅供參考)

11月3日上午，在距離地面約400公里的太空軌道上，中國(guó)空間站即將開(kāi)始建造“T”字型構(gòu)造的最后一步。兩天前對(duì)接成功的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將從天和核心艙的前向?qū)涌诜蛛x，轉(zhuǎn)位至核心艙的側(cè)向停泊口。

夢(mèng)天艙是中國(guó)空間站三艙組合體的最后一個(gè)艙段。在此之前，天和核心艙和問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙都已經(jīng)成功進(jìn)入軌道并形成了兩艙組合體在軌飛行。

隨著空間站構(gòu)型逐漸完整，任務(wù)的復(fù)雜度也越來(lái)越高，難度越來(lái)越大，夢(mèng)天艙此次任務(wù)從發(fā)射階段開(kāi)始，對(duì)時(shí)間和精度的要求就是三艙中最高的。

西昌衛(wèi)星發(fā)射中心副主任毛萬(wàn)標(biāo)：“這次零窗口發(fā)射的要求比前面的更高，主要是空間站的構(gòu)型不一樣，是一個(gè)L型，不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，調(diào)相的能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較弱一些，這就需要我們很準(zhǔn)時(shí)地把航天器打上去。我們這次形成了一百多份預(yù)案，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都可控?！?/p>

成功發(fā)射，精準(zhǔn)入軌，為夢(mèng)天艙與空間站組合體交會(huì)對(duì)接提供了良好的基礎(chǔ)。在夢(mèng)天艙發(fā)射前，空間站組合體就已經(jīng)完成了一次180度的調(diào)頭，前向?qū)涌诔蛄藟?mèng)天艙趕上來(lái)的方向，11月1日凌晨4點(diǎn)27分，夢(mèng)天艙成功對(duì)接在了組合體的前向?qū)涌?，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過(guò)程歷時(shí)大約13個(gè)小時(shí)。而夢(mèng)天艙最后的轉(zhuǎn)位，是整個(gè)空間站基本構(gòu)型組裝過(guò)程中最復(fù)雜的任務(wù)之一。

北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總工程師孫軍：“涉及到了多個(gè)艙段和多條飛船貨船的協(xié)同組合控制，在實(shí)施過(guò)程中我們都要考慮到影響實(shí)施的各個(gè)因素，包括測(cè)控條件、軌道的條件，還有能源約束、光照條件等等?！?/p>

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師柏林厚：“我們有兩套轉(zhuǎn)位方案。第一套轉(zhuǎn)位工具叫轉(zhuǎn)臂，就是一根兩自由度的轉(zhuǎn)位的桿子；第二個(gè)是機(jī)械臂，如果轉(zhuǎn)臂在轉(zhuǎn)位過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，可以用機(jī)械臂去接手，再完成后續(xù)的轉(zhuǎn)位任務(wù)。機(jī)械臂除了作為備份手段，還有一個(gè)很重要的用途，因?yàn)闄C(jī)械臂上有攝像機(jī)，利用它的攝像機(jī)可以監(jiān)視整個(gè)轉(zhuǎn)位過(guò)程，讓地面監(jiān)視人員清楚看到轉(zhuǎn)位過(guò)程到哪一步了，有沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題?！?/p>

在空間站所在的太空軌道，重力影響微乎其微，但是要把近18米長(zhǎng)、23噸重的夢(mèng)天艙在太空精準(zhǔn)轉(zhuǎn)上90度，到達(dá)指定位置，也是一件非常困難的事情。為此，夢(mèng)天艙特地?cái)y帶了專門(mén)的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，像是一個(gè)手臂，緊緊抓住核心艙后，開(kāi)始帶動(dòng)夢(mèng)天艙轉(zhuǎn)動(dòng)。

柏林厚：“這里面有一個(gè)需要解決的問(wèn)題，就是不能夠在轉(zhuǎn)位過(guò)程中損壞轉(zhuǎn)臂。這就要求整個(gè)轉(zhuǎn)位過(guò)程中無(wú)論是核心艙還是問(wèn)天艙或者是夢(mèng)天艙，它的姿態(tài)都不能啟控，也就是說(shuō)姿態(tài)要處于?？氐臓顟B(tài)?！?/p>

在正常的飛行狀態(tài)下，地面會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)整空間站的飛行姿態(tài)，保證飛行安全，但是一旦姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，就可能給正在工作的轉(zhuǎn)臂施加干擾。因此轉(zhuǎn)位時(shí)，地面將暫停控制空間站的飛行姿態(tài)，此時(shí)它就像是自己在太空中飛行的風(fēng)箏，要確保組合體和航天員的安全，就要保證測(cè)控這根看不見(jiàn)的風(fēng)箏線不能斷線。

柏林厚：“為了解決這個(gè)問(wèn)題，要能預(yù)測(cè)出來(lái)整個(gè)組合體姿態(tài)漂移的情況，建立整個(gè)空間站的數(shù)字模型，利用模型做動(dòng)力學(xué)仿真，停了以后應(yīng)該怎么轉(zhuǎn)？根據(jù)轉(zhuǎn)的軌跡或者轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，還可以實(shí)現(xiàn)跟蹤、控制?！?/p>

夢(mèng)天艙到位后，在中國(guó)空間站“T”字構(gòu)型的兩端，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙就像是一雙翅膀。和此前已經(jīng)到位的問(wèn)天艙相比，夢(mèng)天艙的長(zhǎng)度和它基本一致，外形看起來(lái)相差不大，一共有三個(gè)艙，分別是載荷艙、工作艙和資源艙，但是在艙體里面還別有洞天，包含著第四個(gè)艙段。

航天科技集團(tuán)八院空間站系統(tǒng)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙主任設(shè)計(jì)師樊萍：“實(shí)際上它是一個(gè)艙中艙的結(jié)構(gòu)，有一個(gè)貨物氣閘艙是隱藏在載荷艙里面的，我們把它形象地稱為‘套娃’?！?/p>

這樣獨(dú)特的設(shè)計(jì)是緊緊圍繞夢(mèng)天艙的科學(xué)實(shí)驗(yàn)屬性來(lái)進(jìn)行的。

樊萍：“夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙我覺(jué)得它是比較獨(dú)特的，專注于做實(shí)驗(yàn)的艙段，可以說(shuō)是空間站三艙專門(mén)的工作室。在艙內(nèi)它帶了13個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，在艙外也布置有37個(gè)載荷暴露平臺(tái)（工位），將來(lái)會(huì)有更多的載荷進(jìn)行艙外暴露載荷試驗(yàn)?！?/p>

此前，問(wèn)天艙上也設(shè)計(jì)了22個(gè)艙外載荷點(diǎn)，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙加起來(lái)，一共可以放置近60個(gè)艙外載荷，如果每次都靠航天員出艙放置和回收，會(huì)給它們帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)。這個(gè)套在夢(mèng)天艙載荷艙內(nèi)的貨物氣閘艙就是為了實(shí)現(xiàn)貨物自主進(jìn)出專門(mén)設(shè)計(jì)的。只要貨物氣閘艙分別打開(kāi)內(nèi)艙門(mén)和外艙門(mén)，就可以通過(guò)載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)和機(jī)械臂來(lái)實(shí)現(xiàn)貨物在艙內(nèi)外的進(jìn)出。

航天科技集團(tuán)八院空間站項(xiàng)目辦計(jì)劃經(jīng)理劉慧穎：“航天員在工作艙內(nèi)穿著艙內(nèi)航天服就可以非常靈巧地把載荷裝載在上面。裝載上去以后，自動(dòng)地讓它伸出去，會(huì)有一個(gè)靈巧的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)90度，就伸出載荷艙大肚子了。這樣可以讓艙外的機(jī)械臂來(lái)接力干活，把它放到要去的點(diǎn)位，我們?cè)O(shè)計(jì)的可以有400公斤以上，長(zhǎng)寬高可以達(dá)到一米二，大一點(diǎn)的載荷，不適合航天員攜帶的載荷，都可以從這兒自動(dòng)地進(jìn)出艙。”

夢(mèng)天艙內(nèi)的大容量，也為我國(guó)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究提供了更好的平臺(tái)。三個(gè)月前跟隨問(wèn)天艙升空的實(shí)驗(yàn)機(jī)柜中，太空種植的水稻已經(jīng)開(kāi)始結(jié)穗。這次又有9個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和一個(gè)共用機(jī)柜跟隨夢(mèng)天艙升空。與此前更多聚焦生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)天艙相比，夢(mèng)天艙將開(kāi)展更多領(lǐng)域、更多類型的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

中科院空間應(yīng)用中心研究員張璐：“夢(mèng)天艙是三艙里面實(shí)驗(yàn)柜（支持科學(xué)實(shí)驗(yàn)）類型最多、數(shù)量最多的，包括微重力物理的、兩相流的，微重力流體物理的，微重力燃燒科學(xué)的三個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。同樣在夢(mèng)天艙也放了一個(gè)材料科學(xué)的，叫高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，來(lái)進(jìn)行一些材料科學(xué)的研究。同時(shí)還有兩個(gè)關(guān)于基礎(chǔ)物理方面，一個(gè)超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜，還有世界上在軌最高精度時(shí)頻系統(tǒng)，可以支持天地時(shí)間比對(duì)，包括天基授時(shí)，甚至對(duì)于未來(lái)遠(yuǎn)景的太空旅行可以有很好的時(shí)間基準(zhǔn)?！?/p>

夢(mèng)天艙的實(shí)驗(yàn)雖然側(cè)重空間科學(xué)基礎(chǔ)研究，但是在研究基礎(chǔ)理論的同時(shí)，科學(xué)家們也希望能盡快讓研究成果投入應(yīng)用。比如，聽(tīng)起來(lái)似乎很陌生的兩相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜，就是研究液體加熱后蒸發(fā)、遇冷后凝結(jié)這樣的現(xiàn)象在太空中會(huì)有哪些變化，這些研究結(jié)果將對(duì)后續(xù)的航天工程有很大意義。

中科院力學(xué)研究所、兩相實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師劉秋生：“很多地面的設(shè)備其實(shí)都是兩相系統(tǒng)。像咱們冰箱里邊的氟利昂、制冷劑，像空間站的冰箱、空間站的制冷、空間站的生保系統(tǒng)管理、空氣調(diào)節(jié)器等等這些都需要這個(gè)。所以我們研究的目的也就是為了了解它的特殊規(guī)律，與地面的不同，這些都是將來(lái)直接針對(duì)空間站，或者是載人、探月，在微重力環(huán)境下熱設(shè)備的研發(fā)?！?/p>

這個(gè)兩相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜的柜體表面布設(shè)了許多管線，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，航天員需要經(jīng)常插拔，來(lái)更換實(shí)驗(yàn)氣體或液體。為了保證航天員的安全和實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮到了每一個(gè)細(xì)節(jié)。

從天和升空到夢(mèng)天升空，中國(guó)空間站在軌運(yùn)行時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，一些設(shè)備零部件和實(shí)驗(yàn)?zāi)K也需要在軌進(jìn)行更換和維修。此次夢(mèng)天艙還專門(mén)搭載了一臺(tái)在線維修裝調(diào)操作柜，為在軌實(shí)驗(yàn)和空間站飛行提供更可靠的保障。

中科院空間應(yīng)用中心、在線維修裝調(diào)操作柜主管設(shè)計(jì)師王輔輔：“它就是空間站應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)操作工廠，以及實(shí)驗(yàn)室。在線柜里面有一個(gè)機(jī)械臂，這個(gè)機(jī)械臂是0.1毫米操作精度的七自由度機(jī)械臂，可以通過(guò)遙操作實(shí)現(xiàn)多種精細(xì)操作，并且可以協(xié)助航天員進(jìn)行多種操作任務(wù)?！?/p>

相比其他實(shí)驗(yàn)柜，在線維修裝調(diào)柜并不僅僅為某一類科學(xué)研究服務(wù)。它為航天員提供了整個(gè)空間站最大的密閉空間，既可以維修裝配大型零部件，也擅長(zhǎng)對(duì)各類實(shí)驗(yàn)的最終材料進(jìn)行無(wú)害化處理。

王輔輔說(shuō)：“我們定義就是臟活累活，比如像各種廢氣廢液廢渣，在里面處理完之后就可以把廢氣廢液和固體廢棄物通過(guò)吸附給吸附到下面幾個(gè)過(guò)濾筒，打開(kāi)柜門(mén)的時(shí)候就不會(huì)對(duì)空間站造成污染?！?/p>

現(xiàn)在，中國(guó)空間站“T”字型三艙組合體已經(jīng)建成，國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模的科學(xué)研究即將開(kāi)啟。在未來(lái)十年乃至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，這些實(shí)驗(yàn)柜將不斷更換實(shí)驗(yàn)?zāi)K，甚至替換新的實(shí)驗(yàn)柜，為更多的空間研究提供條件。

張璐：“目前看到所有實(shí)驗(yàn)柜都是可以迭代升級(jí)的，我們留的大量標(biāo)準(zhǔn)的接口，這個(gè)實(shí)驗(yàn)柜做了五年、十年以后，能夠做的研究項(xiàng)目都已經(jīng)結(jié)束了。完全可以有一些更新的、沒(méi)有涉足到的或者國(guó)際前沿的實(shí)驗(yàn)柜再裝到這個(gè)柜子里面。如果可以的話，比如10年20年時(shí)間，能夠?qū)⑦@些科研成果轉(zhuǎn)化到地面應(yīng)用，包括醫(yī)學(xué)制藥研究、材料科學(xué)，有特種材料或者新型材料能夠去改變生活，能夠讓咱們的生活越來(lái)越好，越來(lái)越幸福?！?/p>

夢(mèng)天到站，中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型組裝完成。今天下午，神舟十四號(hào)航天員乘組已經(jīng)進(jìn)入夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙。接下來(lái)，他們將迎來(lái)一個(gè)忙碌的階段。在對(duì)夢(mèng)天艙初步整理后，陳冬、劉洋和蔡旭哲三名航天員將在這個(gè)“三室二廳”里迎接后面即將到來(lái)的神十五航天員。后續(xù)中國(guó)空間站轉(zhuǎn)入運(yùn)營(yíng)階段。航天夢(mèng)，強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。黨的二十大報(bào)告提出了加快建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)任務(wù)。中國(guó)航天，萬(wàn)眾期待。

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