天和核心舱的太空“中秋礼包”有什么?怎么送到?

2021-09-22 15:30:21 来源: 光明日报

9月20日下午,伴随着一阵山呼海啸般的巨响,长征七号遥四运载火箭托举着天舟三号货运飞船成功发射升空。距天舟二号货运飞船发射3个多月后,天舟“兄弟”再次出征,为天和核心舱送上第二件“包裹”,也是一份中秋“大礼包”,这份礼包将为后续空间站航天员补给工作生活所需的各类物资。

天舟三号货运飞船带了哪些货

天舟三号货运飞船的主要任务是为空间站运输、存贮货物,运输、补加推进剂,收集、存放废弃物并带回大气层销毁,天舟三号此行也不例外。天舟三号任务是空间站关键技术验证及建造阶段的第二次货物运输应用性飞行,货运飞船为满载状态,除了运载可支持3名航天员6个月的在轨驻留物资、空间站备份设备、空间科学载荷等货物,携带补加推进剂等上行物资,还具备停靠期间并网供电能力,可以为空间站提供电力支持。

“天舟三号携带的货物主要包括航天员生活物资、航天饮水、气体补给、卫生用品、应急储备物资、出舱消耗品、维修备件和实验载荷等,与天舟二号基本一致。”航天科技集团五院天舟三号货运飞船总指挥冯永介绍。其中,气瓶由特种复合材料制成,可以充至300倍大气压力,这样1瓶氧气就能供航天员很长时间使用;水箱则用轻质、柔软材料制成的水囊包装,不仅可以保证饮水安全,还可以在饮水用尽后更好地收纳。

在天舟三号携带的货物里,最贵重的要数舱外航天服了。它的主要功能是在太空中为航天员供氧、调温、防辐射等。据悉,这套装备重达90多公斤,价格也相当昂贵,超过8位数。另据航天五院的专家介绍,货运飞船系统为了上行运输这套装备,专门设计了舱外航天服支架,就是为了保证在运输过程中不会损坏“一针一线”。

除了这些特殊货物,天舟三号随身携带的其他货物都采用标准化、型谱化的货包装载。这些货包不仅具备良好的力学承载性能,还能抗菌、防霉、阻燃、避免有害气体挥发。“我们的灵感其实来源于螃蟹壳。经过大量探索和试验,从‘横行将军’的壳里提取出一种特有成分,经过特殊工艺制作,从而研发出性能优异的天舟货包材料。”航天科技集团五院货运飞船系统总体主管设计师王冉透露。

在货物装载方面,天舟三号充分吸收天舟二号的经验,并进行了持续优化和改进。据航天科技集团五院天舟三号货运飞船系统总体主任设计师杨胜介绍,相比天舟二号,天舟三号装载货物的密度更大,在发射场安装货物的效率更高。“此外,天舟三号运载的物资要满足航天员6个月的需求,因此它的整船装载能力更高,装载的货包数量比天舟二号增加了25%,而且经过优化设计等‘精装修’,货格的‘外墙面’非常美观,给航天员提供了更加舒适的环境。”

“天眼”护“天舟”, 中国航天科工确保飞行任务“看得见、听得清”

天舟三号升空,位于海南文昌发射场的两部固定式脉冲测量雷达,是观测的第一双“眼”。这两部由中国航天科工二院23所研制的测量雷达,主要用于运载火箭发射上升段的外弹道测量,为发射场指控中心实时提供火箭距离、方位、俯仰等精确坐标信息和径向速度数据,一旦火箭飞行出现偏移轨道的状况,即刻就能发现。点火后的数分钟内,雷达屏幕上一个小点跳动闪耀,画出线条,记录天舟三号平稳奔向大气层。

飞船在发射和飞行过程中温度变化大、机械冲击大,加上太空环境复杂,这意味着对晶体元器件的可靠性和稳定性的要求非常高。为确保航天飞行任务能够“看得见、听得清”,专家表示,二院203所研制了一系列优质晶体元器件产品。作为空间站任务的关键部件,晶体元器件利用石英晶体的压电效应和频率特性,像脉搏一样不停跳动,从而产生稳定的频率信号,为运载火箭的发射、测控、通信以及飞船在轨飞行、交会对接、返回地面等过程提供了稳定的时间频率基准,保障飞行状态全程可控。此外,三院33所研制的石英挠性加速度计还能在太空微重力环境下提供精准的加速度测量,帮助飞行器精准调姿。

中国电科搭建天地“高速公路”,全流程“物流”监控

上天无小事,安全可靠是第一要务。为搭建的天地信息传输“高速公路”,中国电科针对卫星通信系统进行了全新升级:在多地新建了卫通站,并对现有卫星通信设备进行升级改造,用自主研制生产的大功率功放和高速调制解调器,大幅提升了卫通站的传输能力,增强了对任务数据传输的保障。

太阳电池阵作为航天飞行器的飞行“翅膀”,能量充沛、安全稳定是核心。针对天舟三号货运飞船的“大体格”,中国电科采用了国内独创的半刚性太阳电池阵技术,创新研发了太阳电池阵组装技术,不仅大幅提高了性能,还降低了太阳电池阵的工作温度。

在运送过程中,为了实时监控“快递员”的运送轨迹,中国电科为火箭发射、飞行器入轨、交会对接等全过程,提供了多种类的核心器件——

火箭发射的“安全锁”——安控系统和遥测雷达。火箭在发射阶段具有一定的风险,也直接关系到整个航天发射过程的成败。中国电科研制的地面安全遥控系统(以下简称“安控系统”)和遥测雷达就犹如给火箭发射增添“安全锁”,确保发射万无一失。一旦飞行出现异常,安控设备将通过发送特殊指令启动自毁装置,最大程度避免火箭坠地造成的危害。专家介绍,中国电科研制的雷达遥测综合测量系统是国内首部大口径雷达遥测一体化系统,该雷达突破了多项关键技术,技术水平国内领先。

牵送入轨的“风筝线”——通信测控系统。在运载火箭送飞行器入轨的过程中,多型号统一测控系统、遥测系统、系列测控通信设备,编织成高效可靠的“空—地信息高速公路网”,通过接收和发送指令,精确测量火箭和飞行器的速度、距离、飞行姿态和角度,为火箭发射和天舟三号成功入轨提供精确数据,控制飞行器按照预定轨迹飞行。

交会对接的“智慧眼”——计算机系统。中国电科配备的三维综合立体显示系统,可通过三维可视化技术,在交会对接过程中展示实际任务的整体流程和实时场景,使任务过程更加直观可控,方便地面指挥中心对在轨飞行及交会对接进行控制,为任务执行提供有效依据。

(本报记者 章文 张蕾)

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