2022年10月31日15時(shí)37分，文昌航天發(fā)射場(chǎng)，中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的托舉下順利升空，這是中國(guó)航天的又一次壯美騰飛。
11月1日，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在數(shù)百公里外的太空與空間站組合體完美對(duì)接，再次上演“萬(wàn)里穿針”神技，成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過(guò)程歷時(shí)約13小時(shí)。
建造空間站、建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，是建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)的重要引領(lǐng)性工程?！疤鞂m”空間站是我國(guó)獨(dú)立自主建造運(yùn)營(yíng)的載人空間站，由天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三個(gè)艙段構(gòu)成，其中夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是三艙“T字構(gòu)型”組合體的最后一個(gè)部分，隨著它的到來(lái)，中國(guó)空間站建造也進(jìn)入收官階段。
中國(guó)空間站建造任務(wù)完成后，將進(jìn)入長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)階段。航天員乘組將分批進(jìn)駐空間站工作，開(kāi)展科學(xué)技術(shù)研究和探索活動(dòng)。不久后，神舟十四號(hào)航天員乘組就將迎來(lái)神舟十五號(hào)航天員乘組，屆時(shí)，兩艘載人飛船同時(shí)在軌，6名中國(guó)航天員將首次實(shí)現(xiàn)共同駐留，一起把我們的太空家園建設(shè)得“更溫馨、更舒適”。
“夢(mèng)天”一飛沖天，承載著中國(guó)航天人接續(xù)奮斗30年的飛天夢(mèng)，承載著中國(guó)人在太空擁有自己空間站之夢(mèng)，更承載中國(guó)航天向著星辰大海繼續(xù)進(jìn)發(fā)的航天強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，艙體全長(zhǎng)17.88米，直徑4.2米，起飛重量約23噸，可為航天員提供超過(guò)32立方米的工作與活動(dòng)空間。作為中國(guó)空間站第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，也是國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將與空間站其他兩艙實(shí)現(xiàn)控制、能源、信息、環(huán)境等功能的并網(wǎng)管理，共同支持空間站開(kāi)展更大規(guī)模的空間研究實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)試驗(yàn)。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙作為“工作室”，是三艙中支持載荷能力最強(qiáng)的艙段，被譽(yù)為空間實(shí)驗(yàn)“夢(mèng)工場(chǎng)”。實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)配置有13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷機(jī)柜工位。此外，為了最大化實(shí)現(xiàn)艙外實(shí)(試)驗(yàn)支持能力，艙外配置有37個(gè)載荷安裝工位，可為各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷提供機(jī)、電、熱、信息方面的能力支持，確保它們?cè)谔窄h(huán)境下開(kāi)展各類實(shí)(試)驗(yàn)。載荷艙還配置有2個(gè)展開(kāi)式暴露平臺(tái)和1個(gè)固定式暴露平臺(tái)，為載荷在軌工作提供機(jī)械接口，最大限度地拓展對(duì)載荷的支持能力。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)安裝有空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜、高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、兩相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜、流體物理實(shí)驗(yàn)柜、燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、在線維修裝調(diào)操作柜等7個(gè)方面的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。其中，高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜是空間站中最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)柜，由兩個(gè)艙內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和4臺(tái)艙外設(shè)備組成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的載荷艙內(nèi)部，隱藏著一個(gè)貨物氣閘艙。獨(dú)特的“套娃”設(shè)計(jì)使得載荷艙與貨物氣閘艙以“雙艙嵌套”的形式與工作艙相連。艙內(nèi)配置有載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，運(yùn)送能力能達(dá)到400公斤、單次運(yùn)送貨物包絡(luò)可達(dá)1.15米×1.2米×0.9米。配置的內(nèi)艙門、外艙門實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)環(huán)境和艙外環(huán)境的隔離，其中外艙門是我國(guó)首次在軌使用方形電動(dòng)艙門。與航天員“帶貨出艙”的方式相比，貨物氣閘艙的應(yīng)用為在軌工作生活的航天員“減負(fù)”，以便他們將更多的時(shí)間精力用于開(kāi)展艙內(nèi)各項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。
此外，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙還增加了一項(xiàng)新服務(wù)——支持在軌釋放微小衛(wèi)星。實(shí)驗(yàn)艙上配置的微小衛(wèi)星在軌釋放機(jī)構(gòu)，能夠滿足百公斤級(jí)微小衛(wèi)星或者多個(gè)規(guī)格立方星的在軌釋放需求。航天員只需在艙內(nèi)把立方星或微衛(wèi)星填裝到釋放機(jī)構(gòu)的“肚子”內(nèi)，釋放機(jī)構(gòu)即可搭乘載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)將小衛(wèi)星運(yùn)送至艙外。出艙后，機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)到指定的釋放方向，釋放機(jī)構(gòu)就會(huì)像彈弓一樣，把小衛(wèi)星彈射出去，實(shí)現(xiàn)在軌“放衛(wèi)星”。有了這項(xiàng)新技術(shù)，我國(guó)空間站可為立方星、微衛(wèi)星的釋放提供最前沿的出發(fā)地，實(shí)現(xiàn)微衛(wèi)星和立方星低成本進(jìn)入太空。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上天后，“太空電站”也將升級(jí)。同問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙一樣，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙配備2套大型柔性太陽(yáng)翼，單翼翼展長(zhǎng)達(dá)27米，單套太陽(yáng)翼展開(kāi)面積達(dá)到138平方米，單個(gè)功率高達(dá)18千瓦。 夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對(duì)日定向系統(tǒng)，可以根據(jù)空間站在軌運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和太陽(yáng)的角度，讓太陽(yáng)翼繞著實(shí)驗(yàn)艙軸和太陽(yáng)翼軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，確保太陽(yáng)光能夠垂直照射在電池片上，實(shí)現(xiàn)最高發(fā)電效率。中國(guó)空間站基本構(gòu)型組裝完成后，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙配置的4套柔性太陽(yáng)翼將為中國(guó)空間站打造最強(qiáng)勁的能量源泉，在空間站建成后為三艙組合體提供80%的能量。
據(jù)介紹，這次夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與三個(gè)月前發(fā)射的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙個(gè)頭差不多，但交會(huì)對(duì)接過(guò)程卻是“難”上加“難”。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙入軌后，太陽(yáng)與軌道夾角較大，太陽(yáng)帆板發(fā)電能力弱，能源緊缺，如果不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成交會(huì)對(duì)接，就需要中斷自主交會(huì)對(duì)接過(guò)程，緊急調(diào)整“夢(mèng)天”的姿態(tài)，使其連續(xù)對(duì)日定向來(lái)保證能源的供應(yīng)。
“夢(mèng)·天之吻”的第二個(gè)“難”在于，“問(wèn)天”交會(huì)對(duì)接時(shí)，空間站組合體是只有天和核心艙一個(gè)艙段的對(duì)稱構(gòu)型，“夢(mèng)天”交會(huì)對(duì)接時(shí)，空間站組合體是“L”字形的非對(duì)稱構(gòu)型，這大大增加了空間站在軌姿態(tài)控制的難度。
“L”構(gòu)型的組合體質(zhì)心發(fā)生了較大的橫向偏移，增加了軌道控制和姿態(tài)控制之間的關(guān)聯(lián)，組合體自身控制難度加大，再加上“夢(mèng)天”接近組合體時(shí)需要開(kāi)啟反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速，發(fā)動(dòng)機(jī)的羽流會(huì)干擾組合體的姿態(tài)，此時(shí)實(shí)現(xiàn)“夢(mèng)·天之吻”變得更難。
交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)精準(zhǔn)識(shí)別實(shí)驗(yàn)艙和組合體的相對(duì)距離及相對(duì)姿態(tài)，通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)接近，最終實(shí)現(xiàn)了高精度交會(huì)對(duì)接。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙不再作為航天員出艙使用，而是一條專供貨物出艙的通道。通過(guò)這個(gè)“港口”，中國(guó)空間站的載荷自動(dòng)進(jìn)出艙技術(shù)、小衛(wèi)星在軌釋放等一系列全新技能將首次亮相，實(shí)現(xiàn)貨物、載荷在空間站艙內(nèi)外的全自動(dòng)交互，不僅送得出、接得入、運(yùn)得快、行得穩(wěn)，還可以通過(guò)0度到90度的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)中國(guó)空間站獨(dú)特構(gòu)型布局下的載荷進(jìn)出艙功能，使其既能通向工作艙內(nèi)，又能伸出氣閘艙外。
設(shè)計(jì)師們提出了貨物自動(dòng)進(jìn)出艙的概念——在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)配置一臺(tái)專供載荷、貨物搭乘的載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)貨物進(jìn)出艙。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙設(shè)置了兩扇門，一扇是連接工作艙的內(nèi)側(cè)艙門，一扇是連接外太空的外側(cè)艙門。在兩扇門內(nèi)，裝有載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。
據(jù)了解，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的運(yùn)送能力達(dá)400千克、單次運(yùn)送貨物包絡(luò)可達(dá)1.15米×1.2米×0.9米。為滿足進(jìn)出貨物的包絡(luò)要求，貨物氣閘艙的外艙門寬度達(dá)1.2米。這也是首次亮相中國(guó)空間站的方形艙門，艙門采用全自動(dòng)滑移設(shè)計(jì)，通過(guò)地面發(fā)送指令控制開(kāi)關(guān)，是隔離艙內(nèi)與艙外空間環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)備。
除了實(shí)現(xiàn)載荷、貨物的自動(dòng)進(jìn)出艙功能，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)還可為立方星、微衛(wèi)星等實(shí)現(xiàn)“太空旅游”提供“定制包廂”。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙中配置的微小飛行器釋放機(jī)構(gòu)，使空間站化身為“太空驛站”，為立方星、微衛(wèi)星的釋放提供最前沿的出發(fā)地。
平時(shí)，釋放機(jī)構(gòu)以組件形式收納在艙內(nèi)，執(zhí)行任務(wù)時(shí)，航天員可以按照立方星的規(guī)格進(jìn)行在軌組裝，“包廂”單次最大載客量為36U立方星或百公斤級(jí)微衛(wèi)星。立方星安裝完成后，“包廂”搭乘載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移到艙外。
隨后，艙外機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)，并調(diào)整釋放機(jī)構(gòu)的姿態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)移到立方星或微衛(wèi)星的發(fā)射方向時(shí)，釋放機(jī)構(gòu)就會(huì)像彈弓一樣，把小衛(wèi)星依次以規(guī)定的速度彈射出去，讓衛(wèi)星既穩(wěn)當(dāng)、又安全地開(kāi)始“太空旅程”。
作為中國(guó)目前近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭，長(zhǎng)五B火箭將中國(guó)長(zhǎng)征系列火箭近地軌道的運(yùn)載能力由8.6噸提升至25噸，被稱為長(zhǎng)征火箭家族中的“大力士”。中國(guó)空間站的三個(gè)艙段重量均超過(guò)22噸，其中夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是中國(guó)迄今為止重量最大的載荷，約23.3噸。
長(zhǎng)五B火箭充分發(fā)掘了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)大推力、氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)高比沖的優(yōu)勢(shì)，8臺(tái)120噸級(jí)的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，里面的最高壓強(qiáng)有500個(gè)大氣壓，相當(dāng)于能把黃浦江的水直接抽到5000米高的青藏高原，起飛推力可達(dá)1000多噸。而一級(jí)火箭配置的2臺(tái)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，因其比沖高的特點(diǎn)，使火箭能夠以較少的燃料獲得較大的推力。
長(zhǎng)五B火箭不僅“腰身粗”，而且頂著一個(gè)“大腦袋”，有火箭“冰墩墩”之稱。而這個(gè)“大腦袋”其實(shí)就是整流罩。整流罩是運(yùn)載火箭的重要組成部分，用于保護(hù)衛(wèi)星或其他有效載荷免受氣動(dòng)力、氣動(dòng)加熱及聲振等有害環(huán)境的影響。長(zhǎng)五B火箭擁有目前中國(guó)最長(zhǎng)最大的整流罩，整流罩長(zhǎng)度達(dá)到20.5米、直徑5.2米，容積達(dá)360立方米。如此寬敞的空間，也是為了發(fā)射空間站艙段而量身打造的。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙任務(wù)是空間站建造階段的收官之戰(zhàn)，舉國(guó)關(guān)注。為此，中國(guó)航天人采取了多項(xiàng)改進(jìn)措施，以確保按照計(jì)劃窗口準(zhǔn)時(shí)發(fā)射。這些改進(jìn)措施包括：優(yōu)化發(fā)射時(shí)間流程，解耦系統(tǒng)間動(dòng)作，關(guān)鍵操作前移等;采取起飛時(shí)間偏差及箭上實(shí)時(shí)修正技術(shù)，將“零窗口”拓寬至2.5分鐘，提高了發(fā)射前應(yīng)急處置能力;發(fā)射日測(cè)試操作更加細(xì)化完善，應(yīng)急處置能力更加高效。
長(zhǎng)五B火箭是中國(guó)現(xiàn)役運(yùn)載火箭中唯一一款一級(jí)半直接入軌的火箭，從點(diǎn)火到入軌一氣呵成，豐富和完善了新一代運(yùn)載火箭的型譜，可進(jìn)一步提升了可靠性。目前，長(zhǎng)五系列火箭連續(xù)成功發(fā)射的高可靠性得到了客戶青睞。未來(lái)，中國(guó)一系列大型衛(wèi)星等將逐步立項(xiàng)研制，長(zhǎng)五系列火箭也將逐步進(jìn)入高密度發(fā)射狀態(tài)，預(yù)計(jì)到2024年，發(fā)射需求將達(dá)到每年4至5發(fā)。
據(jù)了解，長(zhǎng)五B火箭將承擔(dān)中國(guó)第一個(gè)大型空間巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)射任務(wù)，屆時(shí)望遠(yuǎn)鏡將與空間站共軌飛行，開(kāi)展更多的宇宙空間探測(cè)和前沿科學(xué)研究。未來(lái)長(zhǎng)五B火箭還將與遠(yuǎn)征系列上面級(jí)形成組合，形成多星組網(wǎng)發(fā)射的能力，充分發(fā)揮運(yùn)載能力大、單位有效載荷經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì)，滿足國(guó)家不同發(fā)射任務(wù)需求。
事業(yè)的偉大，不僅在于成就的輝煌，更在于過(guò)程的壯麗。今年是中國(guó)空間站建造的決戰(zhàn)決勝之年，也是中國(guó)載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施30周年。在這個(gè)過(guò)程中，我們先后突破載人安全天地往返、交會(huì)對(duì)接、在軌組裝建造、出艙活動(dòng)、組合體控制、推進(jìn)劑補(bǔ)加等空間站建造和運(yùn)營(yíng)所需的關(guān)鍵技術(shù)，追夢(mèng)路上，一項(xiàng)項(xiàng)任務(wù)壓茬推進(jìn)，圓夢(mèng)途中，一步一個(gè)腳印向前：中國(guó)航天員首次進(jìn)入太空，首次出艙，首次進(jìn)入自己的空間站……
30年來(lái)，中國(guó)空間站一步步從藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，中國(guó)載人航天事業(yè)的跨越之旅，見(jiàn)證著夢(mèng)想與執(zhí)著，寫(xiě)滿了拼搏與奮進(jìn)。一代代航天人自立自強(qiáng)、接續(xù)奮斗、勇攀高峰，搭建起不斷向上伸展的天梯，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)人綿亙千年的飛天夢(mèng)想。如今，中國(guó)空間站即將全面建成，這是全體航天人的榮耀時(shí)刻，也是屬于每個(gè)中國(guó)人的榮耀時(shí)刻!
展望未來(lái)，追夢(mèng)奮斗的文昌航天人將始終牢記“航天報(bào)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)”初心使命，大力弘揚(yáng)“兩彈一星”精神、載人航天精神，讓中國(guó)人探索太空的腳步邁得更穩(wěn)更遠(yuǎn)，助力中華民族的千年飛天夢(mèng)想一步步成為現(xiàn)實(shí)。
航天夢(mèng)，中國(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)。在我們由航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的征途上，空間站只是一個(gè)必經(jīng)坐標(biāo)。仰望星空、腳踏實(shí)地，追夢(mèng)不止、奮斗不息，中國(guó)航天人一定能書(shū)寫(xiě)更多華彩篇章，我們探索太空的腳步一定能邁得更穩(wěn)更遠(yuǎn)!
來(lái)源：新華社、中新社、解放軍報(bào)、央視新聞客戶端等綜合
