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天宫二号使命及意义
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     天宫二号使命及意义

天宫二号空间实验室,是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室,也是中国第一个真正意义上的空间实验室,将用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间试验。

研发历史

2011年9月,中国成功发射了“天宫一号”目标飞行器。

“天宫一号”实际上是空间实验室的实验版,采用两舱构型,分别为实验舱和资源舱。之后又成功发射了发射“神舟八号”、“神舟九号”、“神舟十号”。“神九”、“神十”分别是两艘有人的神舟飞船,与“天宫一号”顺利完成了有人及无人自动对接试验。

2014年3月2日,全国政协委员、中国载人航天工程总设计师周建平表示,按照我国载人航天计划,在2020年前后建成空间站之前,将发射天宫二号空间实验室,目标是建成我国正式的空间实验室大系统。

2014年9月10日上午,太空探索者协会第27届年会开幕,中方大会主席杨利伟透露:2016年我国将发射"天宫二号"空间实验室,并发射神舟11号载人飞船和"天舟一号"货运飞船,与"天宫二号"交会对接。

突破和掌握推进剂补加等空间站关键技术,并开展一定规模的空间应用。

2014年9月,天宫二号空间实验室

天宫二号、长征七号运载火箭、天舟货运飞船,以及神舟十一号、长征二号F运载火箭等主要产品已进入研制关键阶段,航天员地面训练和地面设施设备准备工作,包括空间站组成模块中的核心舱和两个实验舱研制工作也正在按计划进行。海南航天发射场已基本完工,具备发射条件。

2014年10月初,天宫二号空间实验室本阶段总装工作开始以来,实验舱、资源舱单舱总装分别完成了空间应用系统配套设备安装、电缆安装等总装工作,充分验证了空间应用系统载荷设备与整器的机械

接口匹配性,并顺利完成正样实验舱的质量特性测试,为保证总装交付电测顺利进行,打下了坚实基础。

2015年1月,中国航天科技集团公司五院完成天宫二号空间实验室空间应用系统载荷设备安装并交付电测。这是空间实验室本阶段总装的标志性节点。

2015年7月,用于发射天宫二号的长二F火箭开始总装。

2016年4月11日,北京航天飞行控制中心表示,天宫二号总装完成,正加紧联调联试。

2016年4月15日,中国航天科技集团公司网站报道,天宫二号空间实验室已经完成大型试验后的总装并交付电测。

2016年6月25日,长征七号运载火箭在海南文昌航天发射场首飞成功。

2016年7月7日,天宫二号空间实验室按流程完成了出厂前所有研制工作,从北京启程,经铁路运输,于同月9日安全运抵酒泉卫星发射中心载人航天发射场,开展发射场区总装和测试工作。这标志着天宫二号与神舟十一号载人飞行任务进入实施阶段。

2016年9月9日,长征二号FT2运载火箭与天宫二号空间实验室组合体垂直转运至发射区,并在发射区开展功能检查和联合测试工作,加注推进剂。

2016年9月15日22时04分,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号FT2运载火箭将天宫二号空间实验室发射升空。

2016年9月15日22时28分,空间实验室飞行任务总指挥长张又侠宣布:天宫二号空间实验室发射任务取得圆满成功!

2016年9月16日,天宫二号于成功实施了两次轨道控制,顺利进入运行轨道。

设备构造

天宫二号是在天宫一号目标飞行器备份的基础上,根据天宫一号的任务时改装研制而成。规模与天宫一号基本一致,也是一个长期在轨自动运行、短期载人的飞行器,是我国建造空间站之前进行技术验证的重要阶段。天宫二号将携带国际首个专用的高灵敏度伽马射线暴偏振测量仪器。这项中国-瑞士合作开展的“伽马暴偏振探测项目”(POLAR)是中国空间天文“黑洞探针”计划的组成部分。

天宫二号空间实验室相对于天宫一号目标飞行器,其上搭载了全新配套的空间应用系统载荷设备,无论配套设备数量还是安装复杂度均创造了历次载人航天器任务之最。

天宫二号较大的改进是装备更豪华、装载量提高、内部环境更好。值得一提的是,天宫二号的系统设计是模块化的,也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修,这在国内空间领域属于首创。

其中一个新安装的设备是机械臂,将测试开展舱外搬运和维修。这个机械臂由中国航天科技五院自主研发。这种设备目前在国际空间站上已经使用,但在中国航天领域仍处于试验阶段。

我国最终要建设的基本型空间站,它的规模不会超过国际空间站。基本型空间站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其它舱,总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守,能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。具备20吨以上运载能力的火箭,才有资格发射核心舱。

性能特点

特点1:舱内设计更宜居方便天宫生活

天宫二号空间实验室发射之后,将会有两名航天员入住天宫,他们将在那里工作和生活30天,验证航天员中期在轨驻留,这也是目前为止我国载人飞行时间最长的一次任务。

在一个失重的环境中生活30天,并不是一件容易的事。为此,天宫二号在内部增加了很多贴心的设计,更加方便航天员的工作和生活。

天宫二号空间实验室总设计师朱枞鹏表示,为给航天员创造一个更好的生活和工作环境,系统地开展了宜居性设计,包括衣食住行,声光、舱内装饰、降低噪音等,并增加了一些辅助设施。

朱枞鹏介绍,这其中一个辅助设施,就是首次在天宫二号空间实验室中使用可展开的多功能小平台。有了它,航天员可以在上面写字、吃饭、做一些科学实验,生活工作两不误。在通信方面,天宫二号上为航天员配备了蓝牙耳机和蓝牙音响便于天地通讯。

此外,舱内还用地板取代了地毯;舱内灯光则采用米黄色色调,亮度可手动调节,并为每个航天员安装了床前灯。

特点2:天宫二号装备更豪华装载量提高

天宫二号与2011年发射的天宫一号有什么不同?又有哪些技术上的突破?

天宫二号空间实验室是在“天宫一号”基础上研制的航天器,外形完全相同,却承担不同的任务——“天宫一号”是目标飞行器,主要执行的是和载人飞船配合完成空间交会对接试验任务;而“天宫二号”则是我国第一个具备太空补加功能的载人航天实验室,要第一次实现航天员30天驻留、第一次试验推进剂太空补加技术,以及开展大规模的科学实验。

中国航天科技集团公司五院空间实验室系统副总设计师廖建林介绍,“天宫二号”不仅装备更豪华、装载量提高、内部环境更好,搭载的设备也更先进。

值得一提的是,“天宫二号”的系统设计是模块化的,也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修,这在国内空间领域属于首创。

特点3:“天宫二号”将进行14项空间科学实验

作为我国首个真正意义上的太空实验室,“天宫二号”空间实验室除了要验证航天员在轨中期驻留,还将开展14项空间科学和应用实验,这也是我国载人航天史上空间科学任务最多的一次。

那么,究竟有哪些科学实验进入到了这个空间实验室?又会对我国科研和百姓生活带来哪些影响?

“天宫二号”分为实验舱和资源舱两个舱段,利用其实验室平台的支持能力,空间应用系统安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。

主要涉及微重力基础物理、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究应用以及应用新技术试验等八个领域。

具体包括空间冷原子钟实验、综合材料制备实验、高等植物培养实验,伽玛暴偏振探测等空间科学实验与探测项目;宽波段成像光谱仪,空地量子密钥分配试验、伴随卫星飞行试验等应用和新技术试验项目等,共计14项。除了伽玛暴偏振探测是与国外科学家合作联合研究外,其余13项科学实验将全部由我国科学家自主完成。

航天员搭乘神舟十一号飞船与天宫二号对接后,也将会直接参与操作其中的两项实验,分别是综合材料制备实验和高等植物培养实验。中科院空间应用中心有效载荷运控中心主任郭丽丽介绍,天宫二号也是未来空间站的一个雏形,它是真正意义上一个空间实验室。为充分利用这个实验室的资源,安排了比较丰富的科学应用项目。

空间冷原子钟有望实现3千万年误差一秒天宫二号空间实验室将开展的实验中,包括了空间科学物理领域重点项目——空间冷原子钟实验,有望实现3千万年误差一秒的超高精度,对卫星定位导航等生产生活及引力波探测等空间科学研究将产生重大影响。

空间冷原子钟可以将航天器自主守时精度提高两个数量级,大幅提高导航定位精度。

发射天宫二号有何目的?

中国载人航天工程办公室副主任武平介绍,发射天宫二号的主要目的是接受神舟十一号载人飞船的访问,完成航天员中期驻留,考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术;接受天舟一号货运飞船的访问,考核验证推进剂在轨补加技术;开展航天医学、空间科学实验和空间应用技术,以及在轨维修和空间站技术验证等试验。

与天宫一号有哪些区别?

武平介绍,天宫一号的主要目标是验证交会对接技术,而天宫二号则将开展较大规模的空间科学实验和空间应用试验以及航天医学实验,安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。

这其中,空间冷原子钟实验、伽玛暴偏振探测、空地量子密钥分配试验是天宫二号14个应用和试验项目中的3个重点项目。

如何从备份舱“转正”的?

“天宫二号原本是天宫一号目标飞行器的备份产品。”中国航天科技集团五院空间实验室系统总设计师朱枞鹏表示,天宫一号成功发射后,这个备份产品并没有被浪费掉,而是把它的设备用来做天宫二号。“我们对设备和材料进行了寿命试验,更换了一些材料,对设备做了延长寿命处理,确保天宫二号质量的可靠性。”

14个应用如何协调?

空间应用系统在天宫二号空间实验室上安排了共14项空间科学和应用任务,30余家单位参与载荷研制,为保证各项任务并行开展,空间应用系统总体部将应用任务进行了科学合理地分解,设置了17个分系统,分系统又分解为科学研究、载荷研制等多个子系统。

天宫二号空间应用系统副总设计师吕从民说,总体部不是将各载荷简单连接,更不是各项应用技术简单堆积,而是采用系统集成的概念,进行了总体设计、系统集成测试、统筹在轨飞行试验,最大限度地利用资源,获取应用效益。

空间应用系统安排了有效载荷运控在轨支持设备对应用项目进行统一的供配电、测控、数据采集管理传输等工作。

“有效载荷运控中心将对运行控制进行统一规划,通过天地链路,进行运行控制和传输。”中科院空间应用中心有效载荷运控中心主任郭丽丽说。

如何保障航天员驻留?

为了保证航天员在太空飞行中能更好地吃饭、睡觉、锻炼、娱乐,天宫二号对饮食居住环境进行改善,为航天员营造家的感觉。

朱枞鹏表示,舱内色彩、光线、降低噪音等都做了人性化的环境布置;航天员可在空间实验室收到地面电视信号,能跟家人进行天地通话和私人通信;为保证航天员在微重力环境下身体机能不衰退,天宫二号配置了力量训练设备,并定期对航天员心血管和身体医学指标进行监测。

任务完成后陨落至何处?

中国对空间碎片问题高度重视,长征七号运载火箭搭载的遨龙一号,就用于开展空间碎片清除关键技术在轨验证试验。天宫二号在轨任务末期,将受控离轨,陨落至太平洋海域,不会成为太空垃圾。

包含哪些交会对接任务?

朱枞鹏说,因为天宫二号只有一个交会对接口,必须等神舟十一号载人飞船撤离太空后,在明年才会与天舟一号货运飞船交会对接。天宫二号任务密度较大,将进行在轨维修和空间站技术验证等试验,这将是我国建设空间站之前进行最后一次全面的技术验证。

西安同步电子科技有限公司将和全国人民一起预祝天宫二号顺利完成任务,也祝宇航员能安全的返回地球。


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