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        10月“夢天”起航,30年“天夢”成真

        在祖國的南海之濱,東方的巨龍再次迸發出怒吼。隨著烈焰劃過長空, “夢天”實驗艙也航向了它的目的地:“天宮”空間站。

          作為“天宮”空間站的第二個實驗艙,“夢天”實驗艙和三個月前發射的“問天”實驗艙在結構上近似,都呈現了“大頭尖、下部圓”的特點,最大直徑均為4.2米,高度均為17.9米,質量均超過了23噸,從上往下也都是資源艙、氣閘艙和工作艙的布置。

        “天宮”空間站三個主要艙段的結構(圖片來源:作者提供)


          “夢天”:更大型的氣閘艙,更專業的實驗室

          “夢天”的資源艙大體和“問天”實驗艙類似,其上也布置了大尺寸的柔性太陽翼和通信天線。而“夢天”和“問天”的最大區別就在于中間的氣閘艙。盡管“問天”氣閘艙的出艙艙門直徑大了“天和”核心艙的出艙艙門一圈,然而“夢天”貨物氣閘艙的出艙艙門面積比“問天”的還要大,能夠進出更大尺寸的載荷(表1)。

          表1 “天宮”空間站氣閘艙基本情況

          “問天”和“天和”的氣閘艙艙門便于航天員出入,但航天員只能攜帶較小尺寸的物品出入,不便于大量部署艙外載荷。而“夢天”的貨物氣閘艙不僅具巨大的艙門,讓大尺寸、大質量的載荷的進出艙成為了可能,而且貨物氣閘艙內還具有一個自動轉移機構,可以自動將載荷轉移到艙外,再配合空間站的大小機械臂,無需航天員出艙即可完成載荷的部署,極大提升了效率。

          不過,正如貨梯一般不用來運輸人員一樣,“夢天”的貨物氣閘艙一般也用于進出貨物,航天員進出艙仍然主要通過“問天”氣閘艙實施。即便“問天”的氣閘艙出現了無法工作的現象,航天員需要應急返回,也主要前往更近的“天和”氣閘艙避險。

          “夢天”的氣閘艙不僅可以實現大質量貨物的進出,還自帶可展開的艙外暴露實驗平臺,它也將在“問天”暴露實驗平臺基礎上更進一步,再次拓展人們在太空開展暴露實驗的可能,能夠讓人們有更多的機會來研究外太空的輻射環境對材料、生物、設備等影響,進一步了解空間環境產生的各種效應。

        “問天”和“夢天”的艙外暴露實驗平臺也有一定的區別圖片來源:作者提供

          和“問天”實驗艙相比,“夢天”實驗艙的實驗功能得到了特化,它沒有位于“問天”實驗艙的3個睡眠區和1個衛生區,因此多出來的空間可以部署更多的大型實驗機柜。這讓“夢天”實驗艙在軌開展實驗的能力更加強悍,也將進一步提升“天宮”空間站的整體科學產出。


          空間站常態化運行:讓這一中國人的太空家園行穩致遠

          “夢天”實驗艙已然起航,它將在未來幾個小時內,和“天和”核心艙的前向對接口對接。而對接完畢的“夢天”實驗艙也將和“問天”實驗艙一樣,將在未來的一段時間內,在天地協同作用下實現轉位,最終部署在“天宮”空間站的第二個停泊口,讓“天宮”空間站的整體呈現“T字”的基本構型。此時,“天宮”空間站的總重量將達90噸(以空間站三艙+一載人飛船+一貨運飛船計),達到我國空間站的第一個建設里程碑。

        “天宮”空間站的“T字”布局圖片來源:作者提供

          即便是建成了“T字”的空間站,也并不是一成不變的。

          “問天”和“夢天”實驗艙體積龐大,有阻擋“天和”核心艙太陽翼的可能。為了避免實驗艙艙段對“天和”太陽翼的阻擋,“問天”和“夢天”的太陽翼桁架頂端預留了“天和”太陽翼的掛點。未來,航天員將通過執行兩次出艙任務,拆下“天和”核心艙的太陽翼,隨后安裝在實驗艙上。在太空中拆裝大尺寸、大質量的載荷,將是航天員們未來面臨的重要挑戰。

        “天和”核心艙的太陽翼將安裝到兩個實驗艙上圖片來源:作者提供

          不只是空間站艙外,來自空間站艙內的挑戰也同樣巨大?!皦籼臁睂嶒炁搸砹烁嗟目茖W實驗機柜,這些實驗機柜不僅數量繁多,種類也各不相同,航天員的工作量將變得十分繁重。因此,未來飛行乘組的組員也將增加載荷專家和工程師,他們將基于自身豐富的科學研究和工程技術經驗,更高效地使用空間站的各類實驗機柜,為我們進一步揭示太空環境給物理、化學、生物過程帶來的影響。

          在“夢天”核心艙發射之后,“神舟十五號”載人飛船也將啟程,和“神舟十四號”的乘組在太空會師。屆時,太空中也將出現6名中國人的身影。而這也將宣告著空間站實現常態化運行。每6個月一次的乘組輪換,每8個月一次的貨物上行,都將源源不斷地助力著“天宮”空間站,讓這一中國人的太空家園行穩致遠。

             “天宮”空間站的建設也遠遠沒有結束。隨著“天和二號”核心艙的披露,空間站的擴建工程也將提上議事日程?!疤旌投枴钡暮诵呐摰臉嬓团c“天和”核心艙完全一致,也將具備停泊兩個實驗艙的能力,或許在幾年后,一個具有6個主要艙段,重逾180噸的完全體“天宮”空間站將在太空中馳騁,為全球的科研人員提供服務,拓展全人類的知識邊界。

          自1992年起中國載人航天工程立項至今,已然過去了30年。進入而立之間的中國載人航天事業正值當時。從更長遠的未來回望今天,或許空間站也僅僅是個開始。從地球出發,我們也終將走向更遼闊而壯麗的星辰之中。

          出品:科普中國

          作者:冰結向日葵

          監制:中國科普博覽

          

         
        被粗大噗嗤噗嗤进出灌满

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