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神舟十二号成功发射,飞行任务中配备了哪些硬核技术?

2021-06-17 综合报道 阅读:
这是载人航天工程的首次飞行试验,考核了运载火箭的性能和可靠性,验证了飞船的关键技术和系统设计的正确性,以及包括发射场、测控通信、着陆场等地面设施设备在内的整个工程大系统间的协调性……

北京时间6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。1Juednc

继2016年10月神舟十一号飞行任务后,时隔近五年,我国再次发射载人飞船,建设“天宫“。1Juednc

也是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务,也是空间站阶段的首次载人飞行任务。1Juednc

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中国神舟十二号载人飞船一发射,便立即抢占了国内外各媒体的版面头条。1Juednc

载人航天工程三步走战略的重要步骤

1992年9月21日,中央审议批准开展我国载人航天工程(代号921工程)研制,并明确了我国载人航天“三步走”的发展战略。1Juednc

  • 第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;
  • 第二步,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;
  • 第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

此次载人飞行任务是我国空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务,也是空间站阶段首次载人飞行任务,是第三步“建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题”的重要步骤。1Juednc

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这次神舟十二号载人飞船搭乘航天员进入太空,将实现5个首次:1Juednc

  1. 首次实施载人飞船自主快速交会对接
  2. 首次绕飞空间站,并与空间站径向交会
  3. 首次实现长期在轨停靠
  4. 首次具备从不同高度轨道返回东风着陆场的能力
  5. 首次具备天地结合多重保证的应急救援能力

这是载人航天工程的首次飞行试验,考核了运载火箭的性能和可靠性,验证了飞船的关键技术和系统设计的正确性,以及包括发射场、测控通信、着陆场等地面设施设备在内的整个工程大系统间的协调性。1Juednc

这次飞行任务中,都有哪些硬核技术?

以载人航天中最关键的技术之一空间交会对接技术为例,中国空间技术研究院空间站系统总设计师杨宏曾表示:1Juednc

两个航天器的机、电、热,各个多专业系统要有机地融为一体,就相当于 1 加 1 还要等于 1。分离的时候,两个航天器还要各自成为独立的飞行器。1Juednc

要将几吨的航天器接上并不容易,为此经过不断摸索与创新,天宫一号与神舟八号完成了空间对接作为转折点,此后相关技术不断进步,这次神舟十二号飞船与空间站对接按计划也会用上和天舟二号一样的快速自动对接技术。1Juednc

对比以往快速自动对接技术有巨大的提升,做到了全相位、全自动快速对接。1Juednc

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图源:观察者网1Juednc

全相位指的是无论是飞行器与空间站的相对位置是 1/4 圈还是半圈、整圈,都能以最快速度或在规定时间内对接好,不需要根据空间站位置来定发射时间。1Juednc

全自动指的则是自动对接,在上一次天舟二号与空间站的对接中就做到全自动,据中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船副总设计师党蓉表示:1Juednc

以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要大约 2 到 3 天时间,过程中还需要大量的人工参与。而此次天舟二号与天和核心舱对接,整个过程历时约 8 小时,不用地面干预,就像无人驾驶汽车一样。(EDN小编注:SpaceX 的龙航天飞船最近与国际空间站对接耗费了 40 小时,去年俄罗斯的联盟号航天飞船仅花费 3 小时左右就完成了与国际空间站对接。)1Juednc

当然了为了任务能顺利,飞船一般也还会配备一套手动对接系统。1Juednc

更快的对接速度不仅可以减少航天员在飞船狭小空间内滞留的时间,还可以更好更快地将一些对时间保存要求高的物品,如生物制剂送到空间站内妥善保存。1Juednc

这次航天员将前往的天和核心舱同样也是我国高端技术的结晶,核心舱全长约 16.6 米,大柱段直径  4.2 米,小柱段约 2.8 米,重量达到了 20 吨级,不仅具备长期飞行能力、支持航天员生活,还能开展航天医学、空间科学等实验。1Juednc

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天和核心舱1Juednc

为了保障航天员在太空稳定驻留,核心舱中就有不少相应的支持技术,中国航天中国航天科工集团有限公司二院 206 所研发的环控生保尿处理子系统正是其中之一,据该所空间机电技术研究室主任崔广志表示:1Juednc

在单一工作周期内,尿处理子系统能够从 6 升尿液中提出 5 升的蒸馏水,且经过净化的再生水超出国家卫生标准,完全可以满足在空间站中长期驻留的航天员饮用、清洁、制氧等多种用途。1Juednc

这不仅保障了航天员们安全驻留在空间站,同时也通过循环利用减轻了空间站负载压力。1Juednc

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天宫空间站. 图片来自:新华社1Juednc

同样的,为了保障安全驻留天舟二号货运船中储藏室的物资还配备了一个具备无线射频识别功能的标签,航天员可以通过专用设备快速找到具体的物资,这无论是在生活物资取用还是装备转载方面都提升了效率,时间在太空驻留中显得极为重要。1Juednc

此外,还有一个亮点,就是空间站中的机械臂。1Juednc

在这次任务中,机械臂将辅助航天员进行“太空漫步”,也就是支持航天员的出舱活动。1Juednc

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核心舱的天和机械臂,展开长度10.2米,这是一款七自由度机械臂,采用了“肩部3关节+肘部1关节+腕部3关节”的配置方案。1Juednc

其中,肩部与腕部的配置方案相同,各有一个末端执行器,用于对接舱体表面的适配器,因此具备舱体表面爬行功能。1Juednc

除了辅助出舱以外,天和机械臂还能承担包括舱外状态监视检查、负载搬运、舱外设备安装、悬停飞行器捕获及辅助对接等任务。1Juednc

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图源:中国空间技术研究院1Juednc

事实上,天和机械臂有一套视觉监视系统,能用于检查空间碎片撞击、舱内气体泄露导致的失压问题。1Juednc

它的肩部、腕部、肘部各有1台视觉相机,其中,肩部与腕部视觉相机是舱外状态监视与舱表状态检查的主要设备。1Juednc

同时,天和机械臂具备承载25吨级舱段实施转位对接的能力,将作为实验舱转位对接的备份手段。1Juednc

除此之外,无论是空间站还是神舟十二号,在防差错设计上也都下了不少功夫。1Juednc

毕竟,光是天和核心舱,就有1243台设备,很多组装工作都需要航天员亲自上手完成。1Juednc

设计师们需要从颜色、标志、外形对各种设备、线缆和插头采取措施,确保航天员在太空操作时不看错、不误操作。1Juednc

而在航天员的通讯设备上,设计师们则选用了骨传导耳机,便于他们在各个舱段都能进行通话。1Juednc

(综合整理自新华社、新京报、澎湃新闻、光明日报、量子位、爱范儿等)1Juednc

责编:Demi1Juednc

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