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“天宫二号”里的黑科技

北京光阴2016年9月15日22时4分9秒,长征二号火箭托举着“天宫二号”空间实验室腾空而起,奔向太空。随后,长征二号火箭与“天宫二号”空间实验室分离,“天宫二号”进入预定轨道,太阳帆板成功展开。22时25分,空间实验室飞行义务总批示长张又侠正式发布,“‘天宫二号’发射义务取得完满成功!”这次发射义务的完满成功,标志着中国空间科学钻研又迈出紧张一步。

中国第一个真正意义上的太空实验室

“天宫二号”在外不雅上与2011年发射的“天宫一号”类似,都采纳实验舱和资本舱两舱构型。它全长10.4米,最大年夜直径3.35米,太阳翼展宽约18.4米,重8.6吨,设计在轨寿命2年。在“天宫一号”目标飞行器备份产品的根基上,为满意推进剂补加验证试验必要,对推进分系统进行了适应性改造。为满意中期驻留必要,对载人宜居情况进行了重大年夜改良,具备支持2名航天员在轨事情、生活30天的能力。

“天宫二号”装载了空间冷原子钟等14项利用载荷以及掉重心血管功能钻研等相关航天医学实验设备,配备在轨维修技巧验证装配、机器臂操作终端等在轨维修试验设备,将开展空间科学及技巧实验。

按计划,“天宫二号”空间实验室发射升空后,将变轨进入高度约380公里的运行轨道,进行在轨测试。在10月下旬,“神舟十一号”也将进入太空与之会集,届时“神舟十一号”将搭乘两名航天员,与“天宫二号”形成组合体,重点开展人在太空的中期驻留试验。

而当“神舟十一号”与“天宫二号”完成对接及其他各项试验返回之后,“天宫二号”则继承驻留太空,等待第一艘货运飞船“天舟一号”的到来,开展推进剂补加等相关试验。

载人航天的“三步走”计谋

要搞清楚“天宫二号”在中国载人航天工程中的位置,还要从“天宫一号”甚至“神舟五号”提及。20世纪90年代初期,中国正式启动载人航天工程,并确立“三步走”成长计谋。

第一步可以称作载人飞船阶段,主要义务是研制载人飞船,将航天员送到太空,开展空间利用实验并返回。在此时代,2003年,“神舟五号”飞船完成首次载人飞行义务;2005年,“神舟六号”飞船完成多人多天飞行试验义务。至此,中国载人航天工程实现了第一步计谋义务目标。

第二步是空间实验室阶段。2008年,“神舟七号”飞行义务完满成功,标志着中国掌握了航天员出舱活动关键技巧,这是第二步的义务目标之一。直到2011年,“天宫一号”出场,这个目标飞行器先后与“神舟八号”、“神舟九号”和“神舟十号”开展了交会对接试验并取获成功,自动及手动节制交会对接技巧获得验证。

同时,“天宫一号”颠末对接后,被改造成为太空中一个短期有人照料的空间实验平台,多名航天员短期驻留太空,介入完成多项科学实验,载人航天工程取得关键性进展,第二步的第一阶段义务完满收官。

此后,摆在航天人眼前的是补给以及轮回使用技巧,这些技巧关系到未来空间站的组装、航天员在空间站的生计等问题。第二步的第二阶段便是要验证这些技巧,发射空间实验室,搭建起一个平台,开展技巧、利用等种种试验,为载人航天工程第三步打下根基。

空间站是中国载人航天工程计谋的第三步,计划于2020年阁下建成,2022年周全运行,估计运营10年以上,航天员在空间站驻留可能达到1年以上。

必要留意的是,空间站和空间实验室并不是一个观点。空间实验室指的是可供多名航天员巡访、经久事情和栖身生活的载人航天器。跟着国际空间站在2024年的到期退役,届时中国的空间站或将成为天下独一的太空实验室。中国也是继俄罗斯、美国之后,第三个拥有空间站技巧的国家。

“天宫二号”和“天宫一号”有何差别

仅从形状上来看,“天宫二号”和“天宫一号”并无太大年夜的差别,终究“天宫二号”蓝本便是为“天宫一号”筹备的备份飞行器。不过,如今的“天宫二号”已颠末改造,摇身一变成了和“天宫一号”功能不合的空间实验室。

“天宫二号”又被称为空间实验室,是中国首个太空实验室平台。而此前的“天宫一号”则是目标飞行器。从目标飞行器变成了空间实验室,这里头有很大年夜区别。

“天宫一号”当时义务的主要目标是冲破交会对接技巧、组合体管控以及航天员中期驻留,这些都属于先期技巧验证。而“天宫二号”则是真正意义上的空间试验室,将开展14项空间科学与利用项目,是载人航天历次义务中利用项目最多的一次。

更紧张的是,“天宫二号”在完成发射之后,它将在太空完成三大年夜义务——航天员中期驻留,推进剂在轨补加,在轨维修技巧试验。这些核心技巧的攻关和贮备,将推动中国空间站扶植进程更进一步。

“不明觉厉”的太空实验

能够拿到登上“天宫二号”的入场券,这些实验无疑都属于当当代界最前沿的空间科学探索领域和国际先辈的利用新技巧领域。

1_追求极端精准的量天尺——空间冷原子钟。当计时器的偏差跨越千分之一秒/天,电子通信收集、高速交通治理、金融系统安然、电网并网发电等日常活动就将陷入纷乱;当偏差跨越十亿分之一秒/天,卫星导航定位、导弹周详袭击等高精准度行径就会不合程度地偏离目标。在地面上,因为重力感化,自由运动的原子团始终处于变速状态,原子钟精度受到限定。而在空间微重力情况下,原子团可以做超慢速匀速直线运动,得到更高精度旌旗灯号。

科学家们将激光冷却原子技巧与空间微重力情况相结合,研制成的“空间冷原子钟”将首次在轨运行并开展科学实验,同时它也是今朝在空间运行的最高精度的原子钟,有望实现10-16量级的超高精度(约3000万年偏差1秒),将目昔人类在太空中的光阴计量精度前进1-2个数量级。这对卫星定位导航等临盆生活及引力波探测等空间科学钻研将孕育发生重大年夜影响。

2.百变金刚——液桥热毛细对流实验。“天宫二号”里,中国将首次开展液桥热毛细对流的空间实验,钻研在空间微重力情况下热毛细对流的掉稳机理问题,拓展流体力学的认知领域。液桥是2个固体外面间连接的一段液体。在太空微重力情况下,可以建立起很大年夜尺寸的液桥。本次实验将由科学家们远程操控,用“天宫二号”上搭载的液桥热毛细对流实验装配完成。实验中,液桥像一个变形金刚。装配中的拉桥电机和注液电机将亲昵共同,改变液桥的“高矮胖瘦”,科学家称之为“体积比效应”。液桥中的液体在温差引诱的外面张力驱动下,不合的体积比有不合的热毛细振荡征象——液桥会像有了生命一样自由跳舞,時而扭转、时而阁下横步。而实验箱内置了172组预定模式实验曲线,只要科学家在地面指间一动,就可以随意马虎地完成液桥“172变”。

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