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    夢天實驗艙何以成為天宮“夢工廠”?

    2022年10月31日 20:15:53 | 來源:央視新聞

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      夢天實驗艙是我國空間站的第三個艙段,也是第二個科學實驗艙,可以支持空間站開展更大規模的空間研究實驗和新技術試驗。和空間站首個實驗艙段問天艙相比,夢天實驗艙有何特殊之處?未來可以開展哪些科學實驗?夢天艙有一項獨門絕技,那就是可以在空間站發衛星,這項絕技是如何練成的?夢天艙又為何被稱作天宮“夢工廠”?我們來一問到底。

      夢天艙長啥樣 和問天艙有何異同?

      先來看看夢天艙究竟長啥樣,和問天艙有何相同和不同之處呢?

      夢天實驗艙是中國空間站三大艙段中的最后一個艙段,它的長是17.88米,最大直徑是4.2米,重量約23噸。作為中國空間站的第二個實驗艙段,它的大小、直徑、重量與問天實驗艙相當。

      夢天實驗艙主要由四部分組成,分別是工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙,還有資源艙。

      由于夢天實驗艙的定位是航天員工作的地方,因此,與問天實驗艙最大的不同,就是這里沒有睡眠區和衛生區。艙內左右兩邊各有一排柜子,這些就是夢天實驗艙的科學實驗機柜。包括超冷原子物理實驗柜、高精度時頻實驗柜、高溫材料科學實驗柜、流體物理實驗柜、兩相系統實驗柜、燃燒科學實驗柜、在線維修裝調操作柜等等。未來,航天員或者載荷專家會在這里開展一系列的科學實驗。

      再往前,過了眼前這道門,就將通往夢天實驗艙的貨物氣閘艙和載荷艙??吹竭@里,您可能會有疑問,為什么工作艙艙門是與兩個艙相連呢?這兩個部分最特別的地方,就在于它們采用了“雙艙嵌套”方式,也就是在載荷艙內部,包含了貨物氣閘艙。

      接下來,再后面,就是夢天實驗艙的資源艙。這里有發動機、推進劑,主要為夢天實驗艙提供動力。資源艙后端的這對“翅膀”,是夢天實驗艙的大型柔性太陽翼,制造材料與核心艙、問天艙的太陽翼相同,面積也和問天艙太陽翼一致,展開后單側太陽翼長約23米,面積約138平方米。

      四艙組合——夢天實驗艙的獨特構成

      不設睡眠區、衛生區,夢天艙可以說是中國空間站的專職工作室,而且它還是唯一一個采用了四艙組合的空間站艙體。那與問天艙的三艙組合體相比,夢天多了哪個艙?又為何要采取獨特的“艙中艙”設計呢?

      從外觀上看,夢天和問天兩個實驗艙“長得很像”,在工作艙與資源艙中間艙段部分,問天實驗艙還有一個方形艙段,這是為航天員出艙設計的氣閘艙。而在夢天實驗艙的相同位置,則是一個圓柱形艙體,這是夢天實驗艙上最獨特的設計“艙中艙”。

      中國航天科技集團八院主任設計師 樊萍:我們夢天實驗艙在發射入軌的時候,大家都只能看見三艙,實際上它是一個“艙中艙”的結構,我們有一個貨物氣閘艙是隱藏在載荷艙里面的,我們也把它形象地稱為一個“套娃”。

      在太空做“套娃”其實就是將氣閘艙與載荷艙相結合,這個巧妙的設計能進一步提升整艙剛度,起到有效承載。

      夢天氣閘艙有何特殊作用?

      同為空間站的實驗艙,夢天艙與問天艙全都配備有氣閘艙。但是和問天艙不同的是,夢天艙的氣閘艙并不是用來負責航天員進出的。那它的作用又是什么呢?

      夢天實驗艙的氣閘艙,是一個專供貨物進出的重要樞紐。更形象地來說,如果將問天實驗艙的氣閘艙比作“國際機場”,那么夢天實驗艙的氣閘艙就像是一座“國際貨運港口”,承擔著空間站貨物、載荷等進出艙的任務。

      如何實現載荷自動進出艙,主要是靠載荷艙上的自動門和轉移機構。自動門可以通過多次的開關,打通和關閉夢天實驗艙與太空的通道。再由貨物氣閘艙上面配備的一套載荷轉移機構,將載荷送出與回收,完成實驗設備的更替。

      搭載更多實驗柜 夢天艙將開展哪些科學實驗?

      作為我國空間站的第二個實驗艙段,以及空間站專職工作室,夢天艙最主要的任務當然是開展科學實驗。因此它也被稱作天宮“夢工廠”。那夢天艙究竟搭載了哪些實驗設備?又將開展哪些特殊的太空實驗呢?

      中國科學院空間應用中心研究員 集成技術中心副主任 張璐:我們整個夢天艙的規模要大得多,包括流體、兩相、燃燒這么一大塊一個領域,然后基礎物理材料科學,還有公共支持等等7種8個實驗柜,因為柜子會比較多,所以它能夠開展的實驗類型和種類也會比原來的前面兩艙要更多一些、更廣一些。

      據介紹,科學實驗柜高約1.8米,寬約1.1米,每個實驗柜都相當于一個小型的太空實驗室,可以支持一個或多個方向的空間科學與應用研究。

      此外,在夢天實驗艙,還配備有占據了兩個實驗柜的高精度時頻實驗系統,它通過不同特性原子鐘組合,在空間站構建超高精度時間頻率產生和運行系統,可以支持相對論、引力物理等基礎前沿研究及全球重力位測量等應用研究。

      空間站上發衛星 夢天艙是如何做到的?

      專家告訴我們,夢天艙還有一項獨門絕技,就是可以將微小飛行器送入太空,也就是說它可以在空間站上發衛星。這又是如何做到的呢?

      夢天實驗艙配置的微小飛行器在軌釋放機構,能夠滿足百公斤級微小飛行器或者多個規格立方星的在軌釋放需求,解決微衛星和立方星低成本進入太空的問題,進一步增強了空間站的綜合應用效益。

      中國航天科技集團八院主任設計師 樊萍:在軌發射衛星,其實它的前部分的流程就跟我們載荷出艙的流程是一樣的。比較特別的是我們把小衛星裝在微小衛星釋放機構里面,把它當做整體,好比一個載荷送出艙,然后機械臂把整個的釋放機構抓在對準想要發射的方向,有個彈簧機構就可以把衛星彈射出去。

      這是中國空間站首次搭載微小飛行器在軌釋放機構,相較于現在的火箭發射微小衛星,從空間站釋放微小衛星不僅經濟性更好,還可以實現衛星的快速入軌。

      獲取更多陽光 太陽翼如何成為太空向日葵?

      隨著夢天實驗艙的到來,中國空間站將開展更多的科學實驗,空間站載荷供電需求也成倍增加。因此就需要兩大實驗艙的太陽能帆板能夠隨時朝向太陽,獲得最多的光照。太陽翼如何能化身太空向日葵,永遠向著太陽呢?

      為了讓柔性太陽電池翼在長達10年以上的太空工作期間,能量供給始終保持最佳狀態,對日定向驅動機構發揮著重要作用。它可以帶動太陽翼轉動,從而確保太陽翼像“向日葵”一樣,始終正面朝向太陽。

      年內還將實施天舟五號和神舟十五號發射

      太空浩瀚,征程漫漫,中國航天人奮楫星海的腳步從未停歇。夢天實驗艙后續實現交會對接和轉位后,我國空間站就將完成“T”字基本構型在軌組裝。年內,還將實施天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船發射任務。其中,神舟十五號載人飛船飛行乘組也是由3名航天員組成,這3名航天員將在軌和神舟十四號的航天員完成輪換以后,在軌工作和生活6個月。

      從仰望星空到遨游蒼穹,中國人在逐夢九天的路上,奮力前行,中華民族的飛天之夢也將飛得更高更遠。

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