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再创记录!中国空间站迎来最牛实验舱,揭秘梦天为何压轴出场?

 

梦天实验舱的发射,不仅仅是中国载人航天工程的伟大胜利,更意味着中华儿女探索太空的浪漫梦想,正式成为了日日可见的现实!

10月31日下午15时37分,在火箭发动机的轰鸣与火焰映照下,我们的长征五号运载火箭托举着梦天实验舱,于海南文昌发射场成功一飞冲天,开始奔赴我们的天宫空间组合体。而这也意味着已经在轨工作一年多的天和核心舱也终于迎来了自己的新伙伴,同时还是一位极其热爱工作的“工作狂”伙伴。

梦天实验舱发射升空

甚至毫不夸张的说,相比于天和与问天来说,梦天实验舱才是天宫空间站得以实现其空间科学实验工作的核心载体。也正因如此,此次长五发射梦天实验舱也被认为是今年最为重大的载人航天项目之一。那么问题来了:

梦天实验舱与同为实验舱的问天究竟有何不同,为何意义如此重大?

而梦天实验舱的发射对接,对于空间站的运营又会产生哪些影响?

最重要的是,在梦天实验舱正式发射对接后,中国的载人航天项目还有哪些发射计划呢?

梦天之美 中华之梦

众所周知,中国的航天事业自开展以来,便在命名这件事上尽显独特的中国式浪漫。从探月的嫦娥玉兔,到踏火的天问祝融,再到空间站的天宫、天和、问天,几乎每个名字都拥有着中国古典意蕴与现代科技相结合的绝世美感。而此次发射的梦天实验舱,同样也不例外。

“梦天”一词源于唐朝诗鬼李贺的《梦天》,其原诗生动描绘了一位凡人梦游月宫并下望人间的场景,充满了对浩瀚宇宙的浪漫奇特想象。而现如今梦天实验舱的发射对接,则意味着中国古代文人探索宇宙的梦想已经不再止步于梦想。为什么这么说呢?

其实对中国载人航天工程有过了解的朋友应该清楚,在天宫空间站项目立项之初,我们就对空间站的建造过程进行了极为严格的阶段划分。其过程主要分为:关键技术验证、在轨建造、正式运营三个阶段,前后总共需要十余次飞行任务最终搭建出一个,由三个主要舱室构成的“T字形”空间站。

而这三个舱室正是此前发射的天和核心舱、问天实验舱Ⅰ以及现如今的梦天实验舱Ⅱ。换句话说,现如今梦天实验舱就是中国天宫空间站组合体的最后组成部分,只要将其与核心舱对接成功并正常在轨运行,那么我们期待已久的空间站就可以正式准备进入运营阶段。

届时,我们头顶的浩瀚宇宙中,将时刻存在中国人的身影。而他们也会像中国古代的文人墨客梦想中的那样,站在太空之上下望人间!也正因如此,仅在建造过程上来说,梦天实验舱对于中国空间站的意义就是极为重大的。而且除了象征意义以外,梦天实验舱在空间站的定位以及具体职能上来说,同样是其他舱段无法替代的!

超级太空实验室

事实上,梦天实验舱如果仅从结构与数据上来看的话,与问天实验舱极为相似,两者的结构都是采用了三段式设计,由工作舱、气闸舱、资源舱组成。其轴向长度设计也都是17.9米。同时由于长征5B火箭整流罩的包络尺寸约束,两者的舱体最大直径也都是4.2米,发射质量也都在23吨左右,基本趋于一致。

之所以这样设计,其原因就在于天宫空间站在形成T字形结构后,梦天实验舱与问天实验舱需要围绕天和核心舱形成对置布局。那么在这种情况下,两舱在数据与结构上采用相似的设计,无论对于空间站组合体的运行调姿还是外观美学来说,都是最佳选择!

而且由于梦天与问天的舱段定位都是实验舱,所以导致在大多数人的印象中,两者的差距并没有太大。但事实上两者无论是在实验方向还是在实验性能上都差距极大!

根据目前中国航天团队放出的资料,此次梦天实验舱的发射项目中,仅随舱发射的科学实验柜就有流体物理实验柜、两相系统实验柜、燃烧科学实验柜、高温材料科学实验柜、超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜Ⅰ、高精度时频实验柜Ⅱ、在线维修装调操作柜等8个大型的科学实验柜。除此之外还有多台通用科学实验柜,以及若干预留出来的空置实验柜安装位。未来将主要聚焦微重力方向的太空科学实验研究。

然而相比之下,问天实验舱由于在内部设置了大量像电力系统、燃料存放等核心舱备份功能,除此之外在舱内还划分出了3个睡眠区、1个卫生区,甚至资源舱还多出来一个重达两吨的推进燃料储箱。最终导致问天实验舱内留给科学实验的空间和有效载荷都极为有限。满打满算只有4个空间生命方向的大型科学实验柜以及少量的通用科学实验柜。

因此仅从开展科学实验的能力上来看,无论是天和核心舱还是问天实验舱都是远远无法与梦天实验舱相提并论的。而且根据规划,在天宫空间站正式进入运营阶段之后,梦天实验舱将会承担中国太空实验项目半数以上的工作量,其科学实验机柜总数将达到十多台。最终成为空间站航天员最主要的太空办公室。

而且除了在实验设备方面性能强大外,梦天实验舱在结构设计上也是彻底抛弃了航天员的生活需求,将所有的技能点都点在了工作需求上。就以舱体中段的气闸舱为例,不同于天和与问天的一体式气闸舱设计,梦天实验舱的气闸舱其实可以细分为“载荷舱”与“货物气闸舱”两部分。

其中在载荷舱外部设计了大面积的可展开暴露实验平台,在展开之后可以提供多个舱外接口,用于安装各类舱外设备进而开展实验。同时为了拆装和运输各类舱外设备更方便,与载荷舱相邻的货物气闸舱也进行了特殊设计。其舱门尺寸在特定结构的加持下,足以让一米二乃至一米三的货物毫无阻碍的进出舱。

要知道这样的水平即使放到全球来看也绝无对手,像同为实验舱的国际空间站希望号舱段,其货物气闸舱的货物最大通过尺寸仅有0.8米,两者差距可见一斑。而且在货物转运装置以及机械臂的加持下,通过货物气闸舱来安装拆解舱外设备,其过程也会更快更安全。甚至部分货物完全可以实现自动进出舱。

因此仅从定位上来看,梦天实验舱绝对称得上天宫空间站在轨科学实验的核心工作载体。而且最重要的是,伴随着梦天实验舱的加入,中国的天宫空间站还将成为人类历史上,第一个“三舱核心空间组合体”!

三舱核心 各司其职

虽然现如今我们的天宫空间站,并非人类历史上第一个太空空间站。但是得益于自主掌控以及后发优势,我们的天宫空间站在整体设计以及技术水平上却远超以往。例如在空间站的主控舱段设计上,无论是已经退役的苏联和平号空间站,还是现如今仍在运行的国际空间站,其主控舱段都只有一个,那就是中间部位的核心舱。这也是此前人类建造,组合式载人空间站的默认准则。

然而现如今我们的天宫空间站则不同,它并非采用传统的单核心式建造方案,反而是基于“三舱核心组合体”的架构进行整体设计。因此天和核心舱、问天实验舱以及现如今发射的梦天实验舱,其实都可以算天宫空间站的核心控制舱段。当然在控制工作中,这三个舱段也有着各自的分工定位。

像天和核心舱其定位就是第一主控舱段,来整体调控空间站组合体的正常运行以及保障在轨航天员的日常生活,类似空间站的专用“住宅区”。而问天实验舱的定位则是“备份核心舱”,在提供一定太空实验能力的同时,还为空间站预留了大量核心舱系统级备份,以及完整的环控生保、睡眠区等设施设备,可以充当空间站的“商住两用区”。

而现如今刚刚发射的梦天实验舱,其定位则是单纯用于工作的办公区。虽然它只承担了少量的核心舱设备级备份,但是其余的空间大部分会用于在轨科研设备的安装部署,进而来提供更高的太空实验性能。

这三个舱段虽然在物理结构上并非一体,但是在天宫空间站调控系统的连接下,却依旧可以实现信息交流、能源流通、载人环控、推进调姿以及运行控制的有机融合,进而实现了1+1+1仍然等于1的一体效果!

换句话说,之前仅由天和核心舱与问天实验舱组成的空间站组合体核心其实是不完整的。即使仍旧可以在轨运行,但只是为航天员提供了一个太空住所,却无法承担起一个太空实验室的真正职能,根本无法进入正常的运营阶段。而现如今梦天实验舱的发射对接,才终于补上了中国天宫空间站核心的最后一环,其意义堪称重大!

梦天为始 星河征程

不过值得注意的是,梦天实验舱完成对接转位后会标志着天宫空间站T字形三舱核心组合体的构型正式建成,但是却并不意味着空间站的在轨建造任务宣告结束。根据规划,在梦天实验舱任务结束之后,紧接着还要实施天舟五号任务。为当前空间站在轨建设送去最后一批设备以及补给。

而在补给送达之后,我们的神舟十五号载人飞船则会再带着三名航天员入驻空间站,与目前的神舟十四号载人乘组进行在轨交接。期间双方可能还需要在空间站中共同生活一周以上,最后伴随着神舟十四号载人飞船成功返回地球,我们的空间站在轨建造阶段才能宣告圆满结束,正式进入了运营阶段。

而且在运营阶段,我们的天宫空间站也并非一成不变。未来我们还要为天宫空间站送去大量的实验模块与舱外设备。例如我们的第一个大型太空望远镜“巡天光学舱”,其定位其实就是我们天宫空间站的同轨伴飞设备,本质上还是空间站的一部分。

除此之外,伴随着天宫空间站进入运营阶段,后续可能还会有其他国家的航天员参与到空间站项目中,届时在硬件设备方面肯定也会再次拓展。因此梦天实验舱的发射,虽然是中国天宫空间站建设的结束,但同时也是中国载人航天项目新的开始。

宇宙浩瀚,星河璀璨,梦天只是我们星海征程上的一个节点,相信未来伴随着中国航天事业的稳步前进,古人望之兴叹的浩瀚宇宙,会一步步变得触手可及。而现在,各位就和大东一起,祝愿这一天早日到来吧!

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