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        “神八”“天宮”對(duì)接,上演法式長(zhǎng)吻_天宮一號(hào)對(duì)接

        發(fā)布時(shí)間:2020-03-12 來(lái)源: 美文摘抄 點(diǎn)擊:

          2011年9月29日,中國(guó)首個(gè)目標(biāo)飛行器“天宮一號(hào)”發(fā)射升空。11月1日凌晨5時(shí)58分,長(zhǎng)征二號(hào)F火箭帶著“神舟八號(hào)”順利升空;鸺w過(guò)我國(guó)陸上的多個(gè)測(cè)控站,直到飛船與火箭完全分離。目前,“神舟八號(hào)”已經(jīng)開(kāi)始自主飛行,太陽(yáng)能帆板順利展開(kāi),“神舟八號(hào)”已正常入軌。此次“神州八號(hào)”上還帶有兩個(gè)模擬假人,能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)艙內(nèi)環(huán)境是否適合航天員生存。在未來(lái)的幾天內(nèi),“神州八號(hào)”將怎樣完成與“天宮一號(hào)”的交會(huì)對(duì)接?這一系列艱巨的任務(wù)背后,航天技術(shù)世界又會(huì)迎來(lái)怎樣的革新與狂歡?
          
          關(guān)鍵詞“神舟”飛船
          
          我國(guó)載人航天工程共分三期任務(wù)。第一期是“神一”至“神六”階段,完成“把人送上去”;從“神七”開(kāi)始,進(jìn)入第二期任務(wù)。第二期任務(wù)又分三步:第一步是實(shí)現(xiàn)航天員出艙活動(dòng);第二步是完成交會(huì)對(duì)接;第三步是建立短期有人照料、長(zhǎng)期自主飛行的空間實(shí)驗(yàn)室。第三期則是建立長(zhǎng)期有人照料、短期自主飛行的空間站,時(shí)間安排在2020年左右。
          
          到目前為止,中國(guó)航天共發(fā)射八艘神舟系列飛船,其中五、六、七號(hào)為載人飛船。此次發(fā)射的“神舟八號(hào)”,主要任務(wù)是在太空中與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器完成兩次對(duì)接任務(wù),并返回地球―如果“神八”順利完成任務(wù),中國(guó)將成為繼美俄之后第三個(gè)掌握太空對(duì)接的國(guó)家。
          
          “神舟”飛船是中國(guó)自行研制的達(dá)到或優(yōu)于國(guó)際第三代載人飛船技術(shù)的飛船,飛船由推進(jìn)艙、軌道艙、返回艙和附加段四大部分構(gòu)成,有13個(gè)分系統(tǒng),總長(zhǎng)約9米,重量8噸左右。附加段位于飛船的最前端,具體作用目前還沒(méi)有對(duì)外界公布,普遍猜測(cè)為通訊設(shè)備。附加段之后是軌道艙,軌道艙是宇航員的生活、實(shí)驗(yàn)以及儲(chǔ)存艙。和別的國(guó)家飛船系統(tǒng)不同的是,“神舟”飛船的軌道艙帶有動(dòng)力系統(tǒng),在和飛船其余部分分離后,仍然可以在軌道工作半年以上。返回艙位于中段,鐘形,直徑2.5米,空間約6立方米。航天員在火箭升空和返回地面時(shí)就在返回艙內(nèi),返回艙底部的熱盾能夠抵御高溫。推進(jìn)艙位于飛船末端,圓筒狀,裝有4臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī),兩側(cè)有20多平方米的太陽(yáng)能電池陣。主要用于飛船的姿態(tài)控制、變軌和制動(dòng)、向飛船提供電力等。
          
          “神舟八號(hào)”飛船與之前的“神舟”飛船系列有所不同,它的最前端為對(duì)接裝置,用于完成和“天宮一號(hào)”的對(duì)接。為了準(zhǔn)確對(duì)接,“神八”裝有微波雷達(dá)、激光測(cè)距儀等跟蹤測(cè)量系統(tǒng),用于對(duì)“天宮一號(hào)”進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤、接近和對(duì)準(zhǔn)。此外,“神八”還增加了兩類設(shè)備:一種是圖像記錄設(shè)備,將把這次交會(huì)對(duì)接過(guò)程記錄下來(lái);另一種是力學(xué)參數(shù)測(cè)量設(shè)備,將把這次飛船飛行過(guò)程中的各種力學(xué)參數(shù)記錄下來(lái)。
          
          關(guān)鍵詞對(duì)接
          
          “神八”飛船和“天宮一號(hào)”的首次對(duì)接時(shí)間預(yù)計(jì)在11月3日凌晨1-3時(shí)。此次,“神八”要在太空飛行中進(jìn)行5次變軌,第一次變軌在11月1日中午1時(shí)左右完成,花費(fèi)時(shí)間40多秒。5次變軌后,“神八”將進(jìn)入“天宮一號(hào)”的飛行軌道!疤鞂m一號(hào)”原本是在距離地面350公里的軌道上飛行,此時(shí)也已經(jīng)下降到離地345公里高的軌道上,“耐心”等待“神八”。為迎接“神八”,“天宮一號(hào)”早已提前準(zhǔn)備!疤鞂m一號(hào)”的交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)安裝在頭部,在之前的飛行中,它的頭部向前。10月31日,在地面測(cè)試人員的監(jiān)控下,“天宮一號(hào)”華麗轉(zhuǎn)身,足足翻轉(zhuǎn)了180度,正面迎接“神八”追來(lái)。
          
          交會(huì)對(duì)接的飛行過(guò)程,分為遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段、自主控制段、對(duì)接段、組合體飛行段和分離撤離段。
          
          遠(yuǎn)距離導(dǎo)引從“神八”入軌后開(kāi)始。在地面測(cè)控通信系統(tǒng)的導(dǎo)引下,“神八”進(jìn)入軌道后,將在與“天宮一號(hào)”共面的330公里近圓軌道中,接近對(duì)接目標(biāo)。其實(shí),“神八”在距離“天宮一號(hào)”100多公里時(shí),就會(huì)通過(guò)微波雷達(dá)發(fā)現(xiàn)“天宮一號(hào)”。但只有當(dāng)兩者距離縮短到52公里左右的時(shí)候,地面工作人員才會(huì)將控制權(quán)交給“神八”,讓其自主導(dǎo)航。當(dāng)“神八”與“天宮一號(hào)”之間距離達(dá)到20公里的時(shí)候,激光雷達(dá)會(huì)發(fā)揮作用,準(zhǔn)備對(duì)接!吧癜恕焙汀疤鞂m一號(hào)”在到達(dá)預(yù)定軌道后的飛行速度均是7.9千米/秒左右!吧癜恕痹谧分稹疤鞂m一號(hào)”的過(guò)程中,將“剎車”四次,越來(lái)越慢地一步一步靠近“天宮一號(hào)”。最后,它將以0.2米/秒的相對(duì)速度擁抱“天宮一號(hào)”。自主控制段約需兩個(gè)半小時(shí),要經(jīng)歷尋找目標(biāo)、接近、平移靠攏這3個(gè)階段。對(duì)接段從對(duì)接機(jī)構(gòu)接觸開(kāi)始,將在15分鐘內(nèi)完成捕獲、緩沖、拉近和鎖緊4個(gè)過(guò)程,最終實(shí)現(xiàn)兩航天器剛性連接,形成組合體。
          
          兩者對(duì)接之后的組合體,由“天宮一號(hào)”負(fù)責(zé)飛行控制,“神八”處于?繝顟B(tài)。據(jù)介紹,“神八”和“天宮一號(hào)”必須先交會(huì),再對(duì)接。交會(huì)是讓兩個(gè)航天器在同一時(shí)間到達(dá)同一地點(diǎn)。對(duì)接則是通過(guò)專門的對(duì)接機(jī)構(gòu)將兩個(gè)航天器連成一個(gè)整體。
          
          組合體飛行12天左右后分離。分離過(guò)程為對(duì)接機(jī)構(gòu)解鎖,兩飛行器分離,“神八”撤離至相距“天宮一號(hào)”140米處停泊。接著按程序進(jìn)行第二次交會(huì)對(duì)接,再次構(gòu)成組合體。第二次對(duì)接將在11月中旬進(jìn)行。第二次對(duì)接后,組合體繼續(xù)飛行兩天,進(jìn)入分離撤離段。兩部飛行器再次分離,“神八”將撤離至距“天宮一號(hào)”5公里以外的安全距離外,交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)正式結(jié)束。最后,“神八”返回艙回到地面!疤鞂m一號(hào)”則變軌至自主飛行軌道,轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期運(yùn)行。
          
          為何要進(jìn)行兩次對(duì)接?專家說(shuō):“多對(duì)接一次,等于多做一次實(shí)驗(yàn)。積累更多經(jīng)驗(yàn),有利于技術(shù)的成熟!
          
          關(guān)鍵詞零窗口
          
          航天器的發(fā)射需要選擇相應(yīng)的發(fā)射時(shí)機(jī),允許航天器發(fā)射的時(shí)間范圍稱為發(fā)射窗口。目前我國(guó)航天發(fā)射采用的是共面發(fā)射技術(shù),也就是當(dāng)?shù)厍蜣D(zhuǎn)到合適的位置、且目標(biāo)飛行器的飛行平面經(jīng)過(guò)發(fā)射臺(tái)位置時(shí),追蹤飛行器。
          
          和“天宮一號(hào)”的發(fā)射相比,“神八”的發(fā)射時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求更高。“天宮一號(hào)”的發(fā)射窗口寬度是15分鐘,即在這確定的15分鐘內(nèi)發(fā)射都可以;“神八”則要求必須“零窗口”發(fā)射,即在預(yù)定時(shí)間分秒不差地發(fā)射―如果相差一秒,“神八”和“天宮一號(hào)”在天際追逐時(shí)就可能遠(yuǎn)隔7.9公里。
          
          “神八”發(fā)射前4小時(shí),地面控制系統(tǒng)將根據(jù)軌道周期、軌道高度、軌道傾角、近地點(diǎn)幅角、升交點(diǎn)赤精、扁心率共6個(gè)參數(shù)來(lái)確定“天宮一號(hào)”的情況,之后將數(shù)據(jù)傳輸至發(fā)射場(chǎng),發(fā)射場(chǎng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定交會(huì)對(duì)接時(shí)間。這一時(shí)間確定后,其他時(shí)間節(jié)點(diǎn)依次倒推,最后才會(huì)得出“神八”發(fā)射的精確時(shí)間。
          
          關(guān)鍵詞生命變異
          
          “神八”飛行期間,中德兩國(guó)將利用裝載在飛船上的通用生物培養(yǎng)裝置,合作開(kāi)展生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。此項(xiàng)合作是我國(guó)載人航天工程首次在空間科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)展的國(guó)際合作?臻g實(shí)驗(yàn)共17項(xiàng),其中中方10項(xiàng)、德方6項(xiàng)、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)1項(xiàng)。
          
          目前,國(guó)內(nèi)已建起不少航天育種基地。如福建漳州的一個(gè)太空南瓜,可以長(zhǎng)到120多斤;紅辣椒畝產(chǎn)最高竟達(dá)5000公斤!之前發(fā)射的“神舟”系列飛船,也曾搭載過(guò)各式各樣的農(nóng)作物如苗木、土豆和空心菜等,返回地面后再種植,但大部分長(zhǎng)出來(lái)的形態(tài)、產(chǎn)量還和原來(lái)一模一樣。專家總結(jié),能上太空的必須是沒(méi)有發(fā)芽的胚胎,胚胎在太空失重狀態(tài)下受到高能輻射后,才能發(fā)生基因變異。這次上天的包括玉米、蘿卜等種子,還有一種類似于蟲草的鐵皮食斛。
          
          關(guān)鍵詞如何眺望“神八”?
          
          “神八”繞地球一圈時(shí)間為90分鐘,這就意味著,每24個(gè)小時(shí)里,“神八”將在地球上方350公里的高度掠過(guò)16次。從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空后,長(zhǎng)征二號(hào)F火箭載著神舟飛船向東南方向飛去,掠過(guò)中部廣大地區(qū)和廣東省后,會(huì)沿太平洋-南美洲-大西洋-好望角-亞洲這一軌道,和赤道保持42度夾角飛行。
          
          在火箭升空和“神八”返回階段,方圓百公里的群眾能憑肉眼看到它們。但由于飛船本身不發(fā)光,只有在被太陽(yáng)照亮、同時(shí)地面較暗的情況下,大家才能看到。所以從觀測(cè)時(shí)間上來(lái)說(shuō),眺望“神八”的最好兩個(gè)時(shí)間段為:黎明,天亮前1-2個(gè)小時(shí);黃昏,太陽(yáng)下山后1-2個(gè)小時(shí)。
          
          要想清楚準(zhǔn)確地看到英武的“神八”,最好求助于專業(yè)的天文臺(tái)。天文臺(tái)會(huì)根據(jù)飛行速度、軌道等數(shù)據(jù)計(jì)算出“神八”的過(guò)頂時(shí)間,讓大家都能一睹繞頂“神八”的風(fēng)采。

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