神舟十三號(hào)的任務(wù)比你想象的更艱巨
月下棹神舟,星夜赴天河。
距離神舟十二號(hào)凱旋回歸地球還不足1個(gè)月,神舟十三號(hào)又要載著3位宇航員去空間站出差了。
北京時(shí)間10月16日0時(shí)23分53秒,長(zhǎng)征二號(hào)F遙十三運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心921工位點(diǎn)火,在升空582秒后,搭載航天員翟志剛、王亞平、葉光富的神舟十三號(hào)載人飛船順利進(jìn)入了預(yù)定軌道,奔向了浩瀚無(wú)垠的太空。
大漠秋色攬神舟,第十三發(fā)箭正在弦,中國(guó)又完成了一次激蕩人心太空飛行任務(wù)。
發(fā)射神舟十三的意義是什么?
自2021年4月29日,核心艙“天和”號(hào)發(fā)射升空,并順利入軌,從此中國(guó)空間站建設(shè)的大幕就此開啟。而此后中國(guó)空間站的建設(shè)就像是在搭建一個(gè)巨型的積木一樣,通過(guò)一步步的驗(yàn)證逐漸趨于完整。
在天和核心艙發(fā)送成功的1個(gè)月后,5月29日,“天舟二號(hào)”貨運(yùn)飛船也順利發(fā)送到了太空,并在30日5時(shí)快速完成了與核心艙的對(duì)接,它就好比是位身手不凡的“太空快遞小哥”,一次性送了6.8噸物資上天。
緊接著,6月17日9時(shí)22分,長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭成功發(fā)射了神舟十二號(hào)載人飛船,順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入天和核心艙,并在核心艙“出差”3個(gè)月完成了一系列太空實(shí)驗(yàn)工作。
3個(gè)月后,9月20日,長(zhǎng)征七號(hào)遙四運(yùn)載火箭又成功發(fā)射了天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船,與天和核心艙及天舟二號(hào)組合體完成交會(huì)對(duì)接。相比天舟二號(hào)所載運(yùn)的實(shí)驗(yàn)和生活物資外,天舟三號(hào)更多地?cái)y帶了一些空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,包括航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、航天技術(shù)實(shí)驗(yàn)、搭載實(shí)驗(yàn)等相關(guān)設(shè)備;以及一些來(lái)自地球的種子,包括一些樹、蔬菜、大豆等種子,用來(lái)進(jìn)行太空育種實(shí)驗(yàn)。
與國(guó)外的航天技術(shù)相比,中國(guó)空間站雖然起步較晚,但具有后發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此次,神舟十三載人航天任務(wù)則是對(duì)之前所有任務(wù)的夯實(shí)和加強(qiáng),具有承上啟下的作用。如果飛行任務(wù)能在6個(gè)月內(nèi)如期圓滿結(jié)束,這就意味著我國(guó)已經(jīng)順利完成了天宮空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段,離大目標(biāo)建成天宮空間站又更近了一步。
神舟十三任務(wù)亮點(diǎn)之一:徑向?qū)?/strong>
之所以我們說(shuō)神舟十三飛行任務(wù)責(zé)任重大,是因?yàn)檫@是我國(guó)載人飛船在太空首次實(shí)施徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)。自神舟八號(hào)以來(lái),我們發(fā)送上去的5艘飛船采取的都是軸向?qū)?,而徑向?qū)优c軸向?qū)拥膴A角是90度。雖然只是角度變了90度,但對(duì)接的難度卻要比以往的任務(wù)都要難,在此前從未有飛船在太空中真正驗(yàn)證過(guò)這項(xiàng)技術(shù)。
目前,我國(guó)的天宮空間站共有3個(gè)對(duì)接口,分別為前向、后向2個(gè)水平方向跟垂直方向的1個(gè),這個(gè)垂直方向也就是徑向。之前空間站天和核心艙的前向端口已經(jīng)被天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船對(duì)接,后向端口上又連接著天舟三號(hào),所以此次飛行任務(wù)只能從徑向進(jìn)行對(duì)接。
我們可以把天空站想象成一個(gè)大型的樂(lè)高積木,之前的軸向?qū)佣际恰埃毙偷?,那么徑向?qū)泳褪恰皝B”型對(duì)接。
軸向?qū)酉鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,只需要飛船跟空間站保持在一樣的軌道高度上就行。徑向?qū)泳鸵鼜?fù)雜些,這項(xiàng)操作首先得需要對(duì)接的飛船飛到天空站的下面,而后還要與空間站處于相對(duì)靜止的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),最后再把飛船調(diào)整成90度的狀態(tài)才可以和空間站完成自動(dòng)對(duì)接,而且飛船的每一次變速都會(huì)為對(duì)接帶來(lái)很大的挑戰(zhàn),太快或太慢都無(wú)法完成,這便是徑向?qū)拥碾y點(diǎn)所在。
神舟十三任務(wù)亮點(diǎn)之二:機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)
機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)是本次飛行任務(wù)中的另一項(xiàng)重大亮點(diǎn)。
在天空站的建設(shè)過(guò)程中存在著很多風(fēng)險(xiǎn),特別是在飛船和空間站直接對(duì)接的時(shí)候極易發(fā)生碰撞的情況,風(fēng)險(xiǎn)極大。保險(xiǎn)起見我們肯定需要一項(xiàng)工具來(lái)輔助艙段進(jìn)行轉(zhuǎn)位,而這一高難度操作就需要機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)來(lái)完成。
天宮空間站的機(jī)械臂總共有7處關(guān)節(jié),2處末端執(zhí)行機(jī)構(gòu),能夠像人的手臂一樣高度靈活自如地活動(dòng),而且最大承載能力有25噸,可以穩(wěn)妥的抓牢10多噸的龐大飛行船,不僅能輔助航天員出艙,而且還能輔助航天器順利完成轉(zhuǎn)向、分離和再次對(duì)接等多種操作。
我個(gè)人認(rèn)為這是本次神舟十三號(hào)飛行任務(wù)中最重要的一項(xiàng),因?yàn)橹挥许樌瓿闪诉@項(xiàng)驗(yàn)證,才能保證以后空間站的建設(shè)任務(wù)順利地從驗(yàn)證走向建造。
神舟十三任務(wù)亮點(diǎn)之三:空間站長(zhǎng)期駐守常態(tài)化驗(yàn)證
這次神舟十三號(hào)的航天員們按計(jì)劃將在軌駐留6個(gè)月,進(jìn)一步驗(yàn)證航天員在軌駐留6個(gè)月的健康、生活和工作保障技術(shù)。
空間站建設(shè)是一項(xiàng)耗資重大,科研難度極高的任務(wù),而且發(fā)射載人飛船的成本也是一筆不可小覷的數(shù)字,所以從科學(xué)研究的角度出發(fā),航天員在太空內(nèi)駐留的時(shí)間越長(zhǎng),驗(yàn)證得到的結(jié)果可靠性也會(huì)越高。而6個(gè)月的乘組更換也是基于平衡科研效益和人性化考慮得出的數(shù)字,可太空畢竟有別于地球,過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作對(duì)宇航員的身心健康都會(huì)造成一定的影響。
在太空中,長(zhǎng)時(shí)間的失重和空間輻射環(huán)境都會(huì)對(duì)航天員的身體或?qū)⒃斐刹豢杀苊獾母鞣N影響,典型的影響比如心肺功能下降、骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮等。之前在太空中生活了3個(gè)月的3位飛行員剛返回陸地時(shí)都出現(xiàn)了無(wú)法行走的問(wèn)題,這就是長(zhǎng)期失重對(duì)人體造成的影響之一,為了重新恢復(fù)對(duì)地球重力的適應(yīng)性宇航員必須要經(jīng)過(guò)近半年的訓(xùn)練期才可以恢復(fù)。另外,由于長(zhǎng)期處于比較枯燥的狀態(tài),航天員在空間站也易產(chǎn)生一些心理方面的問(wèn)題,這都需要我們通過(guò)這次飛行任務(wù)進(jìn)一步驗(yàn)證。
如果6個(gè)月后,宇航員身心健康這一項(xiàng)驗(yàn)證也能順利完成,將會(huì)為日后的太空站建造工程打下更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),可以有更多的宇航員長(zhǎng)期生存在空間站進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
此次飛行,中國(guó)空間站也迎來(lái)首個(gè)女航天員王亞平,在執(zhí)行任務(wù)期間她將會(huì)實(shí)施出艙活動(dòng),和其他2位男宇航員一起執(zhí)行機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位、手控遙操作等空間站組裝建造關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)為后續(xù)的空間站建造任務(wù)做準(zhǔn)備。
中國(guó)空間站建設(shè)新時(shí)代來(lái)臨
總的來(lái)說(shuō),目前我國(guó)的空間站正在按照計(jì)劃有序地進(jìn)行當(dāng)中。太空軍備競(jìng)賽已經(jīng)成為了當(dāng)前各國(guó)比拼科技硬實(shí)力的關(guān)鍵一戰(zhàn),是現(xiàn)代科技的最高精華,它的建設(shè)和運(yùn)行是對(duì)1個(gè)國(guó)家綜合科技能力的考驗(yàn),而在這些高科技技術(shù)當(dāng)中,空間對(duì)接無(wú)疑則是最關(guān)鍵、最具挑戰(zhàn)性的核心技術(shù)之一。
今年,我們發(fā)射了2次貨運(yùn)飛船天舟二號(hào)和天舟三號(hào)。載人飛船也是2次,包括神舟十二號(hào)和神舟十三號(hào),這些頂級(jí)的飛行任務(wù)都足以看出我們的航天系統(tǒng)已是愈發(fā)成熟。
神舟十三號(hào)是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的收官之戰(zhàn),相信6個(gè)月后,我們所關(guān)心的神舟十三號(hào)所承載的驗(yàn)證任務(wù)都會(huì)得到解答。接下來(lái)的時(shí)間,按照規(guī)劃,我國(guó)將在 2022 年陸續(xù)發(fā)射這兩座實(shí)驗(yàn)艙,并與天宮空間站交會(huì)對(duì)接組成完全體,同時(shí)載人航天工程也會(huì)進(jìn)入常態(tài)化,我們將會(huì)以更多的方式去了解神秘的太空。
另外,在神舟十三號(hào)任務(wù)之后,我國(guó)還將會(huì)陸續(xù)發(fā)射天舟四號(hào)、神舟十四號(hào)、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)、神舟十五號(hào)等任務(wù),不僅要完成中國(guó)空間站的組裝建造,還要讓空間站進(jìn)入正式運(yùn)營(yíng)階段。
屆時(shí),在浩瀚的宇宙中,中國(guó)空間站將會(huì)以最閃耀的姿態(tài)閃爍于其中。
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