2021 届高考作文时事评论素材——万里穿针、浪漫之吻
目录:
01 去空间站的“快递小哥”都有哪些真本事
02 天舟二号货运飞船升空记
03 《流浪地球》里的那些超级科技:谁能造出“领航者号”空间站?
04 天舟二号货运飞船发射任务取得圆满成功
05 中国航天历次太空交会对接:是万里穿针的精准对接
正文:
01 去空间站的“快递小哥”都有哪些真本事
作者:本报记者 张蕾 张亚雄 本报通讯员 董佳莹 郭娟《光明日报》( 2021 年 05 月 30
日 04 版)
长征七号运载火箭是为了满足中国空间站工程发射货运飞船而研制的新一代中型运载
火箭。2017 年 4 月,长征七号遥二火箭将我国第一艘货运飞船天舟一号送入预定轨道;时
隔 4 年后,2021 年 5 月 29 日,太空“快递业务”再次开通,长征七号遥三火箭又将天舟二
号货运飞船送入太空。
据悉,除了空间站建造阶段 2 年 4 次的发射任务外,进入空间站运营阶段,长征七号火
箭仍将保持每年 2 次发射。那么,长征七号火箭都有哪些真本事,才能担当如此重任呢?
本领一:力气大
载人空间站升空后,航天员要在空间站驻守,吃、穿、用乃至呼吸所需的物资,以及空
间站维持正确轨道所需的燃料,都要由货运飞船及时送到。要把载有大批物资的货运飞船按
时送入太空,就必须靠“力气大”、可靠性高的运载火箭。
据中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”,中国航天科技集团有限公司所属)
总体部相关设计人员介绍,得益于绿色、高能的液氧、煤油燃料和新一代大推力液氧煤油发
动机,长征七号火箭近地轨道运载能力达到 13.5 吨,比采用传统燃料的运载火箭多出一半
以上。其中,芯一级和助推器上的 6 台液氧煤油发动机可提供超过 700 吨的起飞推力。
本领二:更智能
为满足中国载人空间站工程发射货运飞船和未来载人运载火箭更新换代的需求,研制人
员为长征七号“快递小哥”的“大脑”插上了智能的翅膀,将其打造成全数字化控制火箭。
拥有了基于多余度总线的全数字控制系统,火箭的可靠性得到大幅提高。
据了解,长征七号火箭的设计可靠性达到 0.98,属于国内领先、世界一流。它不仅能
在 8 级大风中转场,还能在雨中发射,不管风吹雨打,都能运送载荷精准入轨。可见,依靠
“智能”的长征七号火箭准时准点运送货物,才能保障航天员在空间站内的生活,保证空间
站任务的顺利进行。
本领三:很环保
在役火箭发射时,点火瞬间,发射塔架总是被大量的红色烟雾所笼罩,火箭尾部也会冒
着红色火焰。而长征七号火箭在中国文昌航天发射场起飞时,原本的红色烟雾消失了,取而
代之的则是大量白色烟雾。
“在役火箭推进剂使用的是四氧化二氮、偏二甲肼,发射时,不完全燃烧的四氧化二氮
在常温下易分解成红棕色的二氧化氮气体。伴随着火箭起飞,这种气体围绕在发射塔架周围,
形成我们看到的红色烟雾。而长征七号火箭采用具有自主知识产权的两种新型液氧煤油发动
机,煤油不充分燃烧产生的颗粒和水蒸气混合凝结成白色烟雾,较常规推进剂比冲(单位质
量推进剂产生的冲量)提高了 20%,推力提高了 60%。”火箭院总体部相关设计人员解释。
本领四:能适应
中国文昌航天发射场全年 12 小时内降水 5 至 15 毫米的中雨较多,降水量大、气候潮湿,
因此,防水工作从火箭研制初期就被列为重中之重。“例如,在火箭的部段对接处、细小的
孔径和缝隙处,都要做防水处理;在排气孔处,则实现排气防水双功能并举;针对低温液体
贮箱加注后无法避免的冷凝水聚集问题,开设排水孔等。”火箭院总体部相关设计人员列举
道。
此外,长征七号火箭还沿用了过去长征火箭家族 3.35 米直径的设计,既能满足文昌航
天发射场的发射要求,也能通过陆路运往内陆发射场进行发射,发射适应性明显更强。
可见,正因为具备上述优势,长征七号火箭才能成为我国在役主力火箭的“接班人”和
未来航天发射任务的“主力军”。“未来,它不仅可以满足我国载人空间站工程发射货运飞
船的需求,还将承担多种类型的发射任务,肩负起长征火箭技术进步和更新换代的历史重任。”
火箭院总体部相关设计人员强调。
02 天舟二号货运飞船升空记
作者:本报记者 章文 本报通讯员 黄国畅《光明日报》( 2021 年 05 月 30 日 04 版)
就在 9 天前的 5 月 20 日,即将发射的天舟二号因技术原因推迟实施,发射场全体科技
人员叫响“为了任务不惜一切、为了任务义无反顾”的战斗口号。
19 日至 21 日,供气系统指挥员黄腾达带领岗位人员持续提供高压空气、氮气和氦气保
障,连续奋战三天两夜近 58 个小时。
与时间赛跑,与问题较劲。
29 日上午 9 时许,天舟二号货运飞船发射任务已经进入射前负 12 小时程序,文昌航天
发射场全体科技人员各就各位,又一个“大国重器”即将从这里走向深空。
塔架旁,高大威猛的长征七号火箭剑指苍穹,低温加注团队在为最后的加注做准备。
“已经加注的推进剂必须在 24 小时内泄回……”在任务推迟实施的过程中,发射场开
展了有史以来最大规模的燃料泄回。总体动力兼一级动力指挥员王磊,三天四夜铆在一线,
高效指挥几个分系统开展推进剂泄回工作,泄回结束后又第一时间返回前端,与岗位人员一
同撤收。累了就趴一会儿,饿了就扒两口饭吃,连续工作 70 个小时以上,王磊终于带领大
家完成了这项极度危险的工作。
几公里外,技术部气象水文室副主任党建涛紧盯着电脑屏幕上的各类气象数据,工作机
房内,技术人员争分夺秒,一刻不停。为了给天舟二号的窄窗口发射提供分时分段、精细精
确的气象保障,连日来,他们针对雷电、强降水、浅层风、高空风等影响发射的重要天气因
素,进行专题技术研究和气候背景特征分析,利用高性能计算机系统实施发射场区精细化预
报,为火箭腾飞觅得“最美天窗”。
为确保天舟二号货运飞船与天和核心舱成功交会对接,此次任务发射窗口仅有 120 秒。
原来,发射窗口是指允许火箭发射的时间范围,一般情况下,任务的发射窗口往往有多个时
间段。“但由于此次发射的天舟二号要与天和核心舱进行交会对接,为了保证其在入轨时与
‘牵手对象’处在同一个轨道面上,对发射精度的要求会更高。”天舟二号发射任务 01 指
挥员王宇亮说。
在测试发射大厅,专家们聚精会神,迎接即将到来的历史时刻;调度员和技术人员全神
贯注,进行着最后的状态检查和复核确认……
随着“嘀嗒”一声,指针走到了 20 时 25 分,天舟二号货运飞船进入发射倒计时。
“各号注意,30 分钟准备!”王宇亮的口令响彻发射场区,这是这位年轻的航天人第
一次担任“01”重任。
加注指挥员朱凯祥检查设备、清点人员,向安全区域撤离。起飞重量近 600 吨的长征七
号火箭,就是由他们进行液氧、煤油加注的。
“各号注意,15 分钟准备!”
20 时 40 分,伴随着倒计时口令,人们的神经再次紧绷。
此时,坐在指挥大厅里的西昌卫星发射中心主任邓洪勤目不转睛地盯着大屏影像里的火
箭顶部,除了货物和各类设备,天舟二号还携带了空间站的“食粮”——推进剂。
“在轨加注是指在空间轨道上利用服务航天器对目标航天器进行推进剂补给的在轨操作,
其作用被形象地称为‘太空加油’。”邓洪勤表示,空间站要维持轨道高度,就必须消耗燃
料来获得上升推力,因此“天舟”飞船的“太空加油”技术十分重要,它使得建设长期驻留、
有人照料的空间站成为可能。
“各号注意,5 分钟准备!”
“各号注意,1 分钟准备!”
激动人心的时刻终于到来!指控大楼、测控点号、观礼台上的所有人屏住呼吸,心跳加
速,紧紧盯着即将腾飞的火箭。
“5、4、3、2、1,点火!”
20 时 55 分,烈焰喷薄而出,撼天动地的轰鸣响彻海天,长征七号火箭托举着天舟二号
腾空而起,在夜空中划出一道绚丽的轨迹,飞向无垠的宇宙。
在此起彼伏的欢呼声中,航天测控人的目光继续紧盯着穿越天际的天舟二号。
“火箭飞行正常!”
“遥测信号正常!”
…………
包括铜鼓岭测控站、西沙观测站等各方测控点,接力把火箭飞行数据实时传来。
约 175 秒,火箭助推器分离。
约 217 秒,抛整流罩。
约 604 秒,船箭分离。
天舟二号货运飞船发射任务发射取得圆满成功,文昌航天发射场再一次见证历史、创造
历史!
指挥大厅里,热烈的掌声经久不息。在场的人们紧紧相拥,庆贺这来之不易的胜利。“航
天报国、航天强国是航天人的初心使命,我们敢于战胜一切艰难险阻、勇于攀登航天科技高
峰,在一次次追梦奋斗中不断创造更多中国奇迹。”西昌卫星发射中心党委书记董重庆说。
今夜,中国航天人奏响了筑梦“太空之家”的新乐章。
03 《流浪地球》里的那些超级科技:谁能造出“领航者号”空间站?
来源: 前瞻网
责任编辑:科幻世界杂志社更新时间:2020-05-09 11:15:00
截至 2019 年 2 月 20 日,《流浪地球》票房突破 40 亿,坐稳了中国影史票房第 2
的位置。作为国内全新一类电影——硬核科幻的开山之作,能有这个成绩,实属喜人。
虽然在某影片评分网站上,这部片子被许多人诟病存在不少“强行煽情”之处,
但在小编看来,就算是“强行煽情”,效果还是很不错的。事后也有不少观众表示,
在一些感人情节出现时,他们的情感被影片牵着走,尤其是片尾刘培强驾驶“领航者
号”空间站冲向木星的片段,更是让人潸然泪下。
不过,相比起用空间站点燃木星的情节,小编想到的却是另外一件事,那就是,
到时候要建一座“领航者号”一样的空间站,真不是件容易的事。
国际空间站的囧境
2001 年 3 月 23 日,运作了 20 多年的俄罗斯“和平号”空间站坠入南太平洋,自
此,全世界只剩下由美国主导、共 16 个国家出人出力建造的国际空间站(ISS)仍漂浮
在离地面 400 公里的太空轨道上。
自 1998 年第 1 个模块——“曙光号”功能货舱上天以来,包括对地观测、天文观
测、太空生命科学研究、航天医学、流体物理等研究任务就开始向 ISS 转移。等到“和
平号”退役,美国、俄罗斯、欧洲、日本等国的顶级学者,更是只剩这一个地方搞太
空科研。20 年来,ISS 也不负众望,完成了“无重力种植”、“太空动物”、“太空
旅行延时反应”、“地球监控”等多项任务,可谓战功彪炳。
早前,NASA 公布了 2025 年载人登陆小行星、2030 年载人登陆火星的计划。在美
国科学家的设想中,ISS 将是该计划不可或缺的一部分。鉴于深空穿梭的复杂性,前期
的火星之旅不可能中途返航,因此科学家必须在相近条件下,把可能的错误一个个试
出来。
截至目前,空间站试验已经确定了宇航员在外太空长途飞行中可能面临的 32 种潜
在健康风险,对空间站的研究对于减轻其中至少 21 种风险是必不可少的。这是一个重
点领域。
然而,如今全球科研人员却面临着一个严重的问题——ISS 老了。
在 1993 年完成设计工作时,科研人员给 ISS 定下的使用年限是 10-15 年,也就是
最迟到 2008 年就该退休。届时,理应有材料更先进、设计更完善的新空间站来接替它
的工作。
但是并没有。NASA 先是宣布将 ISS 使用寿命延长至 2015 年,又从 2015 年延长至
2020 年,再从 2020 年延长至 2024 年。若不是因为缺少大气层的庇护,ISS 直接暴露
在各种辐射、离子流下,结构强度和设备寿命确实已经难堪重任,想必 NASA 会将其使
用价值无限压榨下去。最终,NASA 只得宣布,ISS 将在 2024 年退休。
其实,单从太空实验的内容来说,人类科学家远没有将 ISS 利用到极致,目前站
上仅有 50%的资源用在科学实验上。也就是说,地球人还不需要花费大量的资金和时间
去重新设计建造更先进的空间设备,只需要每年维护一下,必要时换上新的模块即可。
但就算是这种简单的任务,各国不打算进行下去,原因是什么?
因为没钱。
到目前为止,ISS 的建造+运营成本已经达到 1600 亿,平均每年 64 亿美元,其中
美国承担了大部分——将近 1000 亿美元,剩下的由俄罗斯、欧洲、加拿大、日本和巴
西分摊。
如今要维持空间站运作,光是常驻空间站的航天员,每人每年就需要 658 千克食
品、209 千克服装(没有洗衣机)和其他个人用品。运送 1 千克物品到空间站的费用为
2.2 万美元,这就差不多 460 万美元了。如果按照 ISS 设计的满载 6-7 人,那每年花费
就上升至 3000 多万美元。
这只是一小部分,花钱的大头在于设备,每年送上去的备件和科学试验用品重达
数吨乃至数十吨,简单估算下来,至少需要 10 亿美元。
这还只是运输成本,考虑到研发设备、培育人员等事项,要投入的资金量更是巨
大。仅 NASA 一家,过去每年在这方面的预算就高达 30 亿美元。
根据特朗普 2 月 15 日签署的拨款法案,2019 年 NASA 将获得 215 亿美元的运作资
金,维护 ISS 的资金占比超过 1/10。放在世纪初,拿出这么多钱可能不算什么,但是
NASA 现在有 60 个新项目,他们要建新的韦伯太空望远镜,要开发“木卫二”探测器,
“机遇号”宣布死亡后,NASA 肯定要更精细地维护“好奇号”火星探测器,此外还有
猎户座飞船研发、SLS 火箭等探索工程,这些都是要花大钱的。
而 ISS 的其他合作方,细数下来也出不了多少钱。比如,俄罗斯去年宣布,到 2025
年前总共在航天计划投入 400 亿美元,也就是每年 57 亿美元左右,其中只有 3.3 亿美
元用于空间站,另外 12%用于维持“格洛纳斯”导航系统,12%维护航天发射场,40%
研发重型火箭。
日本方面,根据公开数据,他们在 2014 年提供给空间站的就算只有 357 亿日元,
以现在的汇率算就是 3.2 亿美元
欧盟更吝啬,他们去年 6 月公布的预算案显示,在 2021-2027 年 6 年间,航天经
费只有 160 亿欧元,也就是每年 27 亿欧元(30 亿美元)不到。而在更早的 2016 年,欧
盟曾提出,他们愿意为维持空间站运作到 2024 年支出 8.07 亿欧元(9.2 亿美元)——不
是每年,是总共支出 9.2 亿美元。
整体算下来,未来几年,ISS 各方出资只能达到过去 25 年平均水平的 2/3 左右。
雪上加霜的是,近期,空间站又爆出一则坏消息——ISS 美国舱段厕所坏了,超过
10 升液体飘入舱内。
厕所坏了可能不是什么大事,但是这引出了更大的问题。小编搜集资料后发现,
这几年,ISS 上坏的可不仅仅是厕所。去年 8 月,NASA 报告 ISS 俄罗斯分段联盟 MS-09
航天器轨道舱内出现一个直径 2 毫米的洞,可能导致氧气在 18 天全部泄露;11 月,又
是在俄罗斯舱段,一台电脑突然死机;而在更早之前,还曾出现过氨气泄漏、氢氧化钾
泄漏等严重事故。
可以说,ISS 年久失修的现象越来越明显,与之相应,维护成本也会变得越来越高。
原本小编还以为,NASA 宣布停掉 ISS 只是说说而已,毕竟几大航天大国不可能没
有空间站。算完这笔账后才发现,这次可能是真的运作不下去了。
未来空间站工程
在 ISS 走入暮年,寿终正寝之后,全球顶尖的太空科学家们难道就失去用武之地,
只能在地面仰望星空吗?那倒不至于,全世界对于 ISS 退休,已经准备了几个备胎方案。
美国
对于 ISS 达到设计寿命后的处理方式,美国政府去年初提出了一个非常资本主义
的解决方法——将其私有化,私人承包,自负盈亏。
据悉,这一充满铜臭味的解决方案和崇尚经商的共和党无关,而是 NASA 局长布里
登斯廷(Jim Bridenstine)提出的。不过,小编查了查,这位去年 4 月才上任的 NASA
新局长并不是科学人员,甚至没有一点科学背景,只是一味纯粹的政客,在进入 NASA
前是俄克拉荷马州国会议员。
不过,研究与发展中心国防分析研究所计算后得出结论:“到 2025 年,私人拥有
和运营的空间站在经济上不可行”。
从经济上看,私有化不是万能,不可能把 30 亿的维护成本一下子降下来,那么,
一个商业实体运营空间站的唯一途径是依靠政府大量补贴。然而,这类补贴又可能涉
及到利益输送之类敏感的政治话题,可行性不强。
除此之外更值得重视的是,NASA 还有一项非常宏伟的“深空之门”(Deep Space
Gateway)计划。该计划 2019 年被正式命名为“月球轨道平台门户”(Lunar Orbital
Platform-Gateway,LOP-G),是由 NASA 领导,多国共同倡议,集太阳能通信枢纽、科
学实验室、短期居住模块和漫游车等候区于一体的空间站项目。
这个空间站最特殊的一点是,它将围绕月球轨道运转。“深空之门”将运行在离
月球 30 多万公里的轨道上,按照原定计划,除了继承 ISS 的“遗志”,它还要承担新
的小行星和月球探索任务。然而,由于缺钱,“深空之门”尚未出师,其小行星任务
已经被砍掉了。
在这方面,“深空之门”将作为美国“重返月球”战略的一部分。由于其距离月
球极近,而月球引力又极小,可以很方便的完成月球表面的探索任务。无论是 NASA 的
引力牵引机还是月球着陆采样返回,都可以帮助人类更深入的了解外星体的结构组成。
值得注意的是,就连这个任务,都不知何年何月才能得偿所愿。一方面是开始得
晚,今年才开始初期研究,投入资金 5.04 亿美元;另一方面是配套设施研发缓慢。
上一次人类到达月球,靠的是“土星五号”运载火箭,那时冷战时人类科技巅峰
水平的产物,在去工业化数十年后,就算有钱有图纸,美国能不能重新造出来还是个
问题。因此,NASA 重头再来,用“土星五号”和航天飞机的技术遗产,重新研发 SLS
太空发射系统。
至于这个火箭何时能上天,现在也没有明确消息。
俄罗斯
无……
欧盟
无……
日本
无……
中国
如果美国政府人员看到《流浪地球》里的“领航员号”空间站和上面的中国航天
员,心里恐怕会比较别扭,毕竟从 2011 年国会通过《弗兰克-沃尔夫条款》开始,中
国就被排斥在美国领导的全球航天合作之外。
风水轮流转,如果 2024 年 ISS 真的退役,那么中国“天宫”空间站可能就是短期
内全球唯一的太空科研平台了。
根据目前的规划,“天宫”建造将于 2020-2025 年间进行,预计在 2022 年前后建
成。空间站轨道高度为 400-450 公里倾角 42-43°,设计寿命 10 年,可容长期驻留 3
人,初期将建造 3 个舱段,包括 1 个核心舱和 2 个实验舱,每个规模 20 多吨,总重量
60 吨。
由于总重量 60 吨只有 ISS 的 1/7,而且只有 3 个舱段,这一计划曾遭到不少人嘲
笑,但从技术规划细节看,这很可能只是初期设计,留了充分的后手。比如说,“天
宫”有 26 个舱内载荷机柜装载空间,67 个中小型舱外载荷接口,供电功率最高可能有
100 千瓦。而有 3 个实验舱、31 个科研机柜的 ISS,总供电功率也不过 90 千瓦。
此外,像人员气闸舱、货物气闸舱、桁架外挂点、暴露平台、机械臂、舱外机器
人这些设备,ISS 有的,“天宫”都有。
和美国不同,中国在空间科研合作上持相当开放的态度。2016 年,联合国与中国
载人航天工程办公室签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》,商定利用中
国空间站为各国提供科学实验机会,并在未来为他国航天员或载荷专家提供在轨飞行
机会。
去年,中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团与联合国外层空间事务办公
室在维也纳的中国空间站国际合作机会公告发布仪式上,正式开启中国空间站国际合
作,盛情邀请世界各国积极参与,利用未来的中国空间站开展舱内外搭载实验等合作。
60 年后……
当然,《流浪地球》中的故事发生在 60 年后,时代背景和现在不同,在地球灭亡
的危机下,建立空间站将是事关全人类的大事。正如电影中表现的那样,那个国家修
的空间站不重要,重要的是,所有国家都有人在上面,为地球存续尽一份力。
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04 天舟二号货运飞船发射任务取得圆满成功
作者:本报记者 章文 张亚雄 本报通讯员杨欣 肖建军《光明日报》( 2021 年 05 月 30 日 01
版)
本报海南文昌 5 月 29 日电(记者章文、张亚雄 通讯员杨欣、肖建军)5 月 29 日晚,
我国在海南文昌航天发射场准时点火发射天舟二号货运飞船。这是空间站货物运输系统的第
一次应用性飞行。
据中国载人航天工程办公室介绍,5 月 29 日 20 时 55 分,搭载天舟二号货运飞船的长
征七号遥三运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约 604 秒后,飞船与火箭成功分离,
精确进入预定轨道。21 时 17 分,太阳能帆板两翼顺利展开工作,发射取得圆满成功。
参加此次发射任务的运载火箭及天舟二号货运飞船,分别由中国航天科技集团有限公司
所属的中国运载火箭技术研究院和中国空间技术研究院抓总研制。这是长征系列运载火箭的
第 371 次飞行。本次任务也是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统
的第一次应用性飞行。
2020 年 5 月 5 日,在中国文昌航天发射场,首次发射的长征五号 B 运载火箭,成功将新一
代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱送入太空轨道。5 月 8 日,新一代载人飞
船试验船返回舱成功着陆返回,试验取得圆满成功。这也是中国空间站在轨建造阶段的第一
次飞行任务,期盼已久的中国空间站建造大幕终于拉开。
上世纪 90 年代开始启动的我国载人航天工程,规划了“三步走”战略。从发射载人飞船将
中国航天员送入太空,到太空出舱、发射空间实验室,如今已走到第三步,即“建造空间站,
解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题”。随着空间站工程全面展开,中国正式
迈入了“空间站时代”。
按规划,空间站将在 2022 年前后建成。届时,它将运行在高度 340—450 公里的近地轨道,
在轨飞行可达 10 年以上,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。
而且,通过太空维修可以延长使用寿命,也可以扩展其规模。
空间站长什么样?
整体呈 T 字构型,有三个舱段。如果把神舟飞船比作一辆轿车,天宫一号和天宫二号相当于
一室一厅,空间站则像是三室两厅还带储藏间
中国空间站的名字颇具中国特色,命名为“天宫”(见示意图),一般情况下驻留 3 人,在
航天员轮换时最多可达 6 人,建成后将成为我国长期在轨稳定运行的国家太空实验室。
中国载人航天工程总设计师周建平介绍,空间站基本构型有 3 个舱段,1 个核心舱,2 个实
验舱。每个舱都是 20 吨级,三舱组合体质量约 66 吨。空间站整体呈 T 字构型,核心舱居中,
实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。其中,核心舱用来控制整个空间站组合体,两个实验
舱分别用于生物、材料、微重力流体、基础物理等方面的科学实验。
中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师朱光辰形象地比喻:“如果神舟飞船是一辆轿
车,那么天宫一号和天宫二号相当于是一室一厅的房子,空间站则像是三室两厅还带储藏
间。”
核心舱命名为“天和”,全长 16.6 米,最大直径 4.2 米,发射质量 22.5 吨,可支持 3 名航
天员长期在轨驻留,是我国目前研制的最大航天器。它既是空间站的管理和控制中心,也是
航天员生活的主要场所,还能支持开展少量的空间科学实验和技术试验。为了让航天员在太
空中的长期生活更加舒适,核心舱在设计上有很大突破,供航天员工作生活的空间约 50 立
方米,加上两个实验舱后,航天员活动空间整体达到 110 立方米。
核心舱又包括节点舱、生活控制舱和资源舱三部分,有 3 个对接口和 2 个停泊口。停泊口用
于连接两个实验舱,一起与核心舱组装形成空间站组合体。对接口用于载人飞船、货运飞船
及其他飞行器访问空间站,另有一个出舱口供航天员出舱活动。其中,核心舱前端的两个对
接口接纳载人飞船对接停靠,后端的一个对接口接纳货运飞船停靠补给。对接口可以支持其
它飞行器短期停靠,并接纳新的舱段对接,扩展空间站规模。
中国航天科技集团五院空间站系统主任设计师张昊介绍,核心舱是空间站的主控舱段,主要
对整个空间站的飞行姿态、动力性、载人环境进行控制。核心舱的大柱段直径 4.2 米,小柱
段直径 2.8 米。大柱段部位主要是航天员工作和实验的地方,小柱段则是航天员的睡眠区和
卫生区,保障航天员的生活和正常居住。
实验舱Ⅰ名为“问天”,主要任务是开展舱内和舱外空间科学实验和技术试验,也是航天员
的工作生活场所和应急避难场所。实验舱Ⅰ配备了航天员出舱活动专用气闸舱,支持航天员
出舱活动,配置了小型机械臂,可进行舱外载荷自动安装操作。实验舱Ⅰ有着核心舱部分关
键平台功能,这意味着在需要的时候,它可以执行对空间站的整个管理和控制。
实验舱Ⅱ名为“梦天”,具备和实验舱Ⅰ类似的功能。实验舱Ⅱ还配置有货物专用气闸舱,
在航天员和机械臂的辅助下,支持货物、载荷自动进出舱。
空间站工程也包括天地往返运输系统和货物运输系统。天地往返运输系统由神舟载人飞船和
长征二号 F 运载火箭组成,用于航天员和部分物资往返空间站。神舟载人飞船可支持 3 名航
天员实现天地往返,在空间站停靠期间也作为救生船,用于航天员应急救生和返回。
空间站货物运输系统由天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成。货运飞船为空间站运送航天
员生活物资、推进剂、载荷设备等补给物资。
在空间站建设阶段,长五 B 火箭同样承担着将空间站舱段送入轨道的重要任务。中国的空间
站未来还有一个重要计划,在空间站建造完成后,会单独发射一个十几吨的光学舱,与空间
站保持共轨飞行状态。光学舱命名为“巡天”,具备自主飞行能力,正常任务时与空间站共
轨飞行,进行高分辨率天文观测,开展天体物理和空间天文学研究。需要燃料补给和设备维
修时,光学舱可与空间站对接,进行推进剂补加和设备维修维护,提高自身寿命和工作性能。
“计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天望远镜。如果在轨 10 年,可以对 40%以上的天
区进行观测。”周建平说。这套望远镜,可以源源不断地为科学家们研究宇宙学和天文学提
供海量的观测数据。
中国空间站的设计研制,秉持规模适度、安全可靠、技术先进、经济高效的理念,总体上体
现中国特色和技术进步。周建平说,中国的空间站可以进一步扩展,为未来留有发展空间。
根据空间科学研究和应用的需要,可以对接更多的舱段,也可以通过在轨维修、在轨技术升
级等方式来满足需求。中国空间站的研发,遵循规模适度原则,有利于控制工程的成本,重
点突出载人航天的特色,突出发挥人在太空中的作用。
空间站怎么建?
分为关键技术验证、建造和运营 3 个阶段实施。长五 B 首飞后,将先后发射“天和”核心舱、
“问天”实验舱和“梦天”实验舱。航天员将多次出舱活动,参与空间站建造
根据飞行任务规划,空间站工程分为关键技术验证、建造和运营 3 个阶段实施。中国载人航
天工程办公室副主任林西强介绍,为完成空间站建造,共规划了 12 次飞行任务。在长五 B
首飞后,将先后发射“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱,进行空间站基本
构型的在轨组装建造,也规划了发射 4 艘神舟载人飞船和 4 艘天舟货运飞船,进行航天员乘
组轮换和货物补给。
“未来的 11 次任务是高密度的发射任务,充满了大量的新技术和新挑战,发射频率和任务
复杂性都大幅提升。”周建平接受采访时说。这也将是一段非常辉煌的试验历程。11 次任
务的完成,将意味着中国空间站正式建成。
空间站的试验核心舱计划在 2020 年前后发射,目的在于验证空间站关键技术。完成验证以
后,将陆续发射两个实验舱与之对接,空间站随之也将从建造阶段转入运营阶段。从核心舱
阶段开始,航天员也将开始实际参与建造空间站,承担不少任务。例如,他们要多次进行复
杂的出舱活动。届时,航天员可以利用机械臂协同完成载荷的在轨安装、调试、升级等工作。
实际上,在近地轨道建设空间站,就意味着需要掌握大型空间设施的建造技术和运营管理技
术,具备强大的维护维修升级能力。航天员出舱和利用机械臂,都是重要的手段。
“一名航天员在舱内操作机械臂,一名航天员在舱外太空行走。无论是舱段转位、大设备的
移动,还是航天员自身的移动,都可以通过机械臂完成。”周建平说,“空间站设计有两类
机械臂,人机配合,让空间站建造维修成为可能。”
“往太空运送物资的成本非常高,进行物资循环利用并提高物资循环利用率,是世界载人航
天关注的重大技术问题。”周建平说。
通过新的技术支持,中国航天员在空间站的补给将得到更好保障。此前我国航天员在轨飞行
的最高纪录是 33 天,航天员生存所必需的水和氧气由航天器直接带入太空。为了让航天员
实现更久的在轨停留,空间站设计了完整的可再生生命保障系统。电解制氧时产生的氢气与
航天员呼出的二氧化碳,将通过化学反应生成氧气,这也能够降低氧气的补给需求。
空间站如此庞大的系统,需要强有力的电力保障。空间站的电源系统包含两对“翅膀”——
单翼翼展约 30 米的柔性太阳翼。这个系统能够为空间站提供可靠、充足的不间断供电。此
外,空间站将采用电推进技术作为空间站轨道维持的动力装置,这将显著降低空间站运行期
间的推进剂补给需求。
空间站有何用?
在轨运行期间,将面向前沿科学探索、人类生存和太空活动,支持开展大规模的空间科学实
验、技术试验和空间应用等活动
空间站建成后,将是航天员的“太空之家”,也是科学研究的“太空实验室”。一流的太空
实验平台,将为科学家们取得世界级的重大突破提供有力保障。
按规划,空间站将在轨运行 10 年以上。围绕地球运行期间,将面向前沿科学探索、人类生
存和太空活动,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。
载人航天工程空间应用系统专家说,中国的空间站既是为中国科学家,也是为全球科学家提
供的科学探索平台,通过空间站这个平台,有望涌现出更多科学成果,揭示宇宙的诸多奥秘。
空间站资源十分宝贵,经过科学且慎重的遴选,空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、
基础物理、微重力、流体等类别相关的科学研究实验设施。
包括与空间站共轨飞行的巡天望远镜在内,空间站规划部署了密封舱内的十多个科学实验柜、
舱外暴露实验平台。这些科学实验柜,每一个都可看成是一个小型的太空实验室,支持一个
或多个方向的空间科学与应用研究。
具体来说,在人类生存方面,空间站将围绕人类长期太空生存和提高地面生活质量方面开展
研究与应用。在太空活动方面,空间站支持开展遥科学技术、在轨组装与维修维护、人机联
合作业等应用技术试验验证,增强人类的太空活动能力和在轨服务能力,拓展人类的活动范
围。
在空间站中,航天员既是空间站的居民,同时也是被研究对象。例如,迄今有 11 名中国航
天员出色地完成了 6 次载人飞行任务,同时也有效验证了航天员选拔训练技术以及健康、生
活和工作三大驻留保障技术,为未来空间站长期飞行奠定了坚实基础,提供了强有力的技术
支撑和保障。空间站时代,围绕航天员的科学与技术研究将继续开展。
“我们的目标是建设并运营国家级太空实验室,为空间科学研究与应用提供全面支持,推动
我国空间科学研究进入国际先进行列,并不断将取得的先进科技成果转化应用。”中国科学
院空间应用工程与技术中心主任高铭说。
空间站谁来住?
在空间站的常态化运行中,有 3 名航天员作为一个乘组长期飞行,乘组定期轮换。未来将有
不同类型的航天员,如飞行工程师和科学家入驻
目前,执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。我国
第三批预备航天员选拔工作也将于今年 7 月前后完成。
在空间站的常态化运行中,有 3 名航天员作为一个乘组长期飞行,乘组定期轮换。轮换期间,
最多可有 6 名航天员同时在空间站工作,完成交接后,前一个乘组乘坐载人飞船返回地球。
相比于此前我国载人航天飞行任务的约两年一次,空间站建造和运营期间每年有多次发射,
需要航天员的类型、人数会更多。
目前,我国的航天员都是从现役空军飞行员中选拔,他们主要是航天驾驶员。空间站将开展
太空科学实验,除了良好的身体素质这个共性要求外,未来需要不同类型的航天员,如航天
飞行工程师和载荷专家(科学家)。飞行工程师执行对空间站的建造、维护维修等任务,科
学家也就是载荷专家,可以在空间站这个太空实验室中做实验。根据空间站的实验项目,选
择相关专业背景的科学家进行训练,也是航天员选拔与训练的一个主要方向。
首位进入太空的中国航天员杨利伟介绍,我国从 2018 年开始选拔第三批航天员,这次选拔
在数量、种类、范围上都有所变化。不单单从空军飞行员当中选拔,还要面向社会的相关领
域进行选拔,比如相关工业部门和科研院所、大学。
空间站任务对航天员的能力也要求更多。未来,航天员在轨驻留的时间大大延长。目前中国
航天员的最长纪录是在太空驻留 1 个月,将来会是 3 个月、6 个月甚至更久。航天员的技术
技能将发生很大变化。过去航天员在太空做的大部分是舱内实验,将来空间站建造阶段,航
天员大量的工作要在舱外空间进行。
载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬进一步解释,在空间站任务中,空间站舱段多、
运行时间长,航天员每天需要把大量的时间用于站内维护和管理方面,还必须参与空间站组
装、建造,进行空间站维护、维修和设备更换。同样,空间站任务中,航天员必须完成大量
的空间科学实验、技术试验以及有效载荷操作,学科专业众多,跨度极大,对航天员的专业
知识储备和科学素养提出了极高的要求。
执行过神舟十一号飞行任务的航天员陈冬说,空间站任务在轨飞行时间长,实验项目会更多,
希望自己通过加强学习,成为科研型航天员,可以独立设计实验,“将来在太空再去亲手完
成,感觉一定非常奇妙。”
(内容来源/人民日报 编辑/张艳娟 江北新区融媒体中心出品)
05 中国航天历次太空交会对接:是万里穿针的精准对接
科技生活快报
5 月 30 日上午消息,中国航天再传捷报。
昨晚,搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭成功发射,今晨 5 时 01 分,天舟二
号与天和舱对接成功。
接下来预计 6 月份发射的神舟十二号载人飞船,将把 3 名航天员送往天和核心舱,成为首批
“居民”,在轨驻留 3 个月。
事实上,这并非中国航天的首次太空对接。据了解,空间交会对接是载人航天活动的三大基
本技术之一,被形象地称为“万里穿针”,当然,也有甜蜜的说法是“浪漫之吻”。
有媒体通过 140 秒的精彩整理,回顾了中国航天历次对接,感兴趣的不妨了解下:
2011 年 11 月,神舟八号与天宫一号成功对接,突破自动交会对接技术;
2012 年 6 月,神舟九号在航天员操控下,与天宫一号成功对接,突破手动交会对接技术;
2017 年,天舟一号和天宫二号实现了 6.5 小时快速交会对接在轨试验,突破近地快速交会
对接技术;
2021 年我国空间站建造全面实施,新时代的交会对接实现了从发射入轨到对接的完全自主
控制,“天舟”号货运飞船还增加了遥操作手动交会对接功能,航天员可以坐在核心舱里,
遥控驾驶飞船完成交会对接。(快科技)
揭秘中国空间站:长啥样?怎么建?有何用?谁来住?