焦點訪談:“問天”升空探蒼穹
央視網(wǎng)消息(焦點訪談):記者在北京航天飛行控制中心的大屏幕上看到,陳冬、劉洋、蔡旭哲三名航天員正在忙,可能有細心的觀眾看出來,他們工作的環(huán)境跟以前不太一樣,他們現(xiàn)在的位置是今天凌晨才剛剛和天和核心艙成功對接的問天實驗艙,此刻,正在安裝無線發(fā)射裝置。從昨天下午的成功發(fā)射,到今天的完美對接,問天實驗艙的到來,不僅為航天員們提供了更大的在軌工作、生活空間,也標志著中國空間站和國家太空實驗室的建設(shè)向前邁出了關(guān)鍵一步。
7月25日上午3點左右,搭乘長征5B火箭順利升空的中國空間站問天實驗艙經(jīng)過13個小時的在軌飛行后,追上了天和核心艙組合體。
以往,中國航天員進入太空都是“艙等人”,航天器在軌等待航天員的到訪。問天艙此次入軌對接,是中國航天員第一次在太空經(jīng)歷“人等艙”,而且等來的還是質(zhì)量超過20噸的大家伙,對接難度前所未有。
另一個讓大家比較緊張的因素,來自問天艙的太陽翼。與核心艙一樣,問天艙的太陽翼也是由我國自行研制的柔性材料制成。為了保證空間站建成后有足夠的能源供應(yīng),問天艙自帶的太陽翼全部展開后長達55米,相當于20層樓的高度。
航天科技集團五院空間站系統(tǒng)GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計師張軍說:“會晃,交會對接精度和穩(wěn)定度要求比較高,一旦全部展開震動非常大,會把指標破壞了,所以說在入軌的時候,第一次是處在半展開的狀態(tài),形成組合體之后做一個二次展開。”
航天科技集團五院空間站系統(tǒng)技術(shù)實驗分系統(tǒng)主任設(shè)計師李喆說:“問天艙大概是不到18米,相比核心艙從長度上來講稍微長點,跟核心艙形成組合體,活動空間從一個大開間變成兩個大開間。”
從外形上看,問天實驗艙與天和核心艙明顯不同。“問天”“天和”成功“牽手”后七個小時,三名航天員進入了問天實驗艙。問天艙主要分為三個部分:工作艙、氣閘艙和資源艙。航天員可以進入的空間主要是圓柱體結(jié)構(gòu)的工作艙和旁邊的氣閘艙。空間最大的工作艙,聽名字是航天員們工作的地方,但其實也是他們在太空的第二個休息區(qū)。
李喆說:“有三個睡眠區(qū),只不過是豎著的,但是在軌是沒有橫豎概念的,所以對航天員在軌使用來說效果是一樣的。也有一個衛(wèi)生區(qū),跟核心艙是一比一備份的。”
那么,氣閘艙又有什么作用呢?在此之前,神舟十二號和神舟十三號兩個飛行乘組的航天員在出艙時,都是從天和核心艙的節(jié)點艙進出,但這里并不是今后航天員們出入空間站的主要通道。問天艙發(fā)射后,這個氣閘艙將承擔這一功能。
航天科技集團五院空間站總體研究室主任王為說:“因為節(jié)點艙是空間站的樞紐,萬一出現(xiàn)了故障,沒辦法密封了,整個空間站的連通性就全部被破壞了。所以一開始在問天實驗艙上就設(shè)計了專用的出艙口,一旦‘問天’對上以后,主要就從這個專用出艙口出艙,今后用核心艙節(jié)點艙來做出艙口就能起備份的作用了。”
讓不同功能實現(xiàn)“備份”,是航天工程保證系統(tǒng)的安全性和可靠性最重要的手段。問天艙的升空除了給航天員們的生活工作提供更多支持和備份以外,更重要的是,它與天和核心艙一樣,在飛行控制、載人環(huán)境、能源管理、信息管理等方面具有完備的功能。如果說核心艙是中國空間站的最強大腦,問天實驗艙就是時刻可以接班的“備用大腦”。
王為說:“研制人員比較擔心核心艙單艙飛行的階段,因為它沒有備份,就這一個艙,當然現(xiàn)在飛行表現(xiàn)還是非常優(yōu)異,問天艙上去以后就能起核心艙的備份作用了,所以即使有些風(fēng)吹草動,我們心里也會更有底,整個可靠性會更高。”
科學(xué)實驗是問天實驗艙升空的主要目的。那么,實驗艙里究竟要做哪些研究呢?在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心,記者看到了承擔國家太空實驗室里的各類實驗的機柜設(shè)計。
中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉說:“問天艙實際上是真正第一個實驗艙,包括生命生態(tài)、生物技術(shù)、混變重力還有手套箱這四個科學(xué)實驗柜,問天艙發(fā)射成功以后將可以支持開展大量科學(xué)實驗了。”
這一次,問天實驗艙內(nèi)的四個實驗柜,主要開展的都是面向空間生命科學(xué)的研究。在生命生態(tài)實驗柜里,兩種植物將是最早開始實驗的對象。
中科院上海技物所空間生命科學(xué)儀器團隊負責人張濤說:“科學(xué)的目標是希望在微重力環(huán)境條件下,從種子長成幼苗,到長成植株,最后開花結(jié)籽,在天上是微重力,可能還有輻射,地面沒有這些因素,生長的周期,生長的結(jié)果,甚至開花的周期,結(jié)籽的情況都會有差異,從過程來說,對科學(xué)研究是很有價值的。”
此次升空的水稻,是中國農(nóng)科院專門培育的一個矮稈水稻品種“小薇”,和傳統(tǒng)的水稻相比,它的身型更適合在空間站種植。
中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作科所所長錢前說:“它矮小,大概有20公分,最高到30公分,最早是為了理論研究,做出微小的,讓大家能在任何地方種。這次渴望它成功,到太空以后就開始生根發(fā)芽,逐漸全生命周期都能夠?qū)崿F(xiàn)。”
如果實驗結(jié)果順利的話,這一次,在空間站值班的航天員可能還要時不時抽身干點農(nóng)活,在太空里種上幾茬水稻。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員倉懷興說:“把植物在空間相關(guān)規(guī)律研究透徹以后,可以進一步培育適合在空間種植生長的糧食作物。未來不管是月球,甚至移民火星,將來到火星去進行糧食作物的種植,都是非常有意義的。”
在問天艙里,僅僅這一個生命生態(tài)實驗柜,就可以提供五種實驗平臺,每一個平臺里還可以有多種實驗對象。
倉懷興說:“可以開展斑馬魚和金魚藻,兩種生物構(gòu)成一個非常迷你型的小生態(tài)單元研究。還有一個項目,要在上面進行肺細胞的培養(yǎng)實驗,有可能在天上輻射會使肺細胞產(chǎn)生變化,最后演變成腫瘤細胞,從細胞層面來說得了癌癥了,研究這個也是非常有意義的。”
除了生命科學(xué)專用的實驗柜以外,此次升空的還有一些提供特殊研究條件的“公共”實驗柜,包括變重力科學(xué)實驗柜和科學(xué)手套箱與低溫存儲柜,他們能夠為太空科學(xué)實驗提供更細致的實驗條件。
除了艙內(nèi)的實驗柜以外,在艙外還布置了許多空間暴露平臺,供科學(xué)家在更開放的宇宙環(huán)境下做實驗。目前整個空間站已經(jīng)規(guī)劃了近千個科學(xué)研究項目滾動開展。
王珂說:“在天宮一號的時候,目標飛行器有一個生命科學(xué)實驗,當時花了好幾十公斤的代價,整個任務(wù)不到五百公斤,它就占了將近十分之一,只有一個植株?,F(xiàn)在放到空間站怎么做呢?只需要把這個植物生長的單元帶上去就行了,只幾公斤的代價就可以了,光照、環(huán)境控制、數(shù)據(jù)處理,這一系列我們實驗柜全部提供,這一個柜就相當于一個領(lǐng)域?qū)嶒炇遥粋€實驗柜可以滾動支持幾百項科學(xué)實驗。”
為了讓航天員能夠高效完成這些任務(wù),中國空間站在地面搭建了有效載荷運行控制中心,設(shè)計太空實驗的科學(xué)家可以通過空間站下傳的視頻等信息,實時監(jiān)看設(shè)備調(diào)試、實驗操作進度,在線為航天員提供指導(dǎo)。
中科院空間應(yīng)用中心研究員郭麗麗說:“我們叫遙科學(xué),或者叫遙操作,現(xiàn)在用得比較好是通過中繼衛(wèi)星實現(xiàn)上下行網(wǎng)絡(luò)通行過程,實時地能看到實驗的進展情況,可以通過實驗的進展情況發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)象,及時調(diào)整策略、方案或者是參數(shù),獲得更好的成果。”
而對“神十四”航天員來說,國家太空實驗室建造的任務(wù)也還未結(jié)束。3個月后,第二個實驗艙夢天艙也發(fā)射在即。夢天艙到位后,國家太空實驗室的科研能力也將再次大幅提升。
張偉說:“我們期待能在太空生出第一只小鼠,太空生命孕育,希望能制備出一大批新材料,解決國家的需求,同時未來空間天文觀測,希望在宇宙起源與演化這些重大問題上提出新的發(fā)現(xiàn)或者揭示新的規(guī)律。”
一個半月前的6月5日,神舟十四號乘組出發(fā)時,大家都說這是任務(wù)最重的一個乘組,現(xiàn)在看來確實如此。他們在問天實驗艙里進行設(shè)備安裝、設(shè)置,整理物資的同時,還要準備迎接十月份即將到來的夢天實驗艙。屆時,整個空間站將進行前所未有的轉(zhuǎn)位加對接過程,最終形成T字形結(jié)構(gòu)的中國空間站。“神十四”乘組除了對兩個實驗艙進行裝修以外,還有太空授課、出艙活動等任務(wù)。
神舟十四號乘組出發(fā)時,大家都說這是任務(wù)最重的一個乘組,現(xiàn)在看來確實如此。今天凌晨3點半交會對接結(jié)束,航天員才休息了4個多小時,8點就開始一天的工作。因為在這間太空新居,有大量狀態(tài)要設(shè)置、測試要展開。艙內(nèi)的這些貨包隨后要拆包、設(shè)備要安裝。這工作安排得滿滿當當。盼望著盼望著問天小伙伴來了,再過幾個月,夢天小伙伴也即將上天,我們共同期待三艙會合的那一天。