1992年9月21日,中国载人航天工程正式立项,代号921工程,确定载人航天“三步走”发展战略。
第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验。
第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。
第三步,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。
2022年是中国载人航天工程立项实施30周年,梦天实验舱成功发射标志着中国载人航天工程“三步走”发展战略即将完成。
2021年4月29日,长五B火箭成功发射天和核心舱,中国空间站在轨组装建造全面展开;2022年7月24日,长五B火箭成功发射中国空间站第二个舱段问天实验舱;2022年10月31日,长五B火箭成功发射梦天实验舱,完成中国空间站“T”字基本构型在轨建造任务。
中国载人航天工程办公室表示,后续中国空间站将转入为期十年以上的应用与发展阶段。初步计划,每年发射两艘载人飞船与两艘货运飞船;同时,将研制新一代载人运载火箭与载人飞船,并考虑研发空间站扩展舱段,进一步提升工程综合能力与技术水平。
中国空间站示意图
本期“长期主义”,选择梦天实验舱与中国空间站相关分析与报道,来自中国科学报、中新网、新华社、光明网、新京报、中国航天科技集团等,六合商业研选精校,分享给大家,enjoy!
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梦天实验“神器”揭秘:面向微重力科研,规划约40个实验项目
来源:中国科学报、中新网
字数:3,986
2022年10月31日15时37分,中国空间站梦天实验舱,由长征五号B运载火箭,在海南文昌航天发射场发射升空,约8分钟后,梦天实验舱精确入轨,发射任务圆满成功。2022年11月1日4时27分,梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口,顺利完成在轨交会对接,整个交会对接过程历时约13小时。
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梦天实验舱发射任务全景回顾
梦天实验舱,是中国天宫空间站三舱T字构型组合体的最后一个部分,此次完成交会对接后,将按计划实施转位,与天和核心舱、问天实验舱,在同一平面形成中国空间站“T”字基本构型,预计2022年内完成在轨建造。
梦天实验舱与空间站组合体交会对接示意图
梦天实验舱由工作舱、货物气闸舱、载荷舱、资源舱4个舱段组成,舱体全长17.88米,最大直径4.2米,发射质量约23吨,舱内配置13个标准载荷机柜,舱外配置37个载荷安装工位,支持在空间站开展多种科学实验。梦天实验舱作为中国空间站首个具有货物气闸舱的舱段,将为空间站开展舱外科学实验带来全新体验。
梦天实验舱结构示意图
在没有货物气闸舱以前,一般是通过航天员“出舱带货”方式,进行舱内外货物转移、安装,这种方式往往会受到航天员出舱次数、载荷数量与大小限制,航天员频繁进行出舱活动,还将面临空间环境中更为复杂的安全考验。梦天实验舱货物气闸舱的应用,将为空间站后续开展各类舱外科学实验提供强大支持。
梦天实验舱内配置载荷转移机构,可稳定将货物从舱内送出舱外,或将舱外货物运至舱内。这台载荷转移机构运送能力达400千克,与航天员“带货出舱”方式相比,货物出舱能力进一步提升,还可为在轨工作生活的航天员减负,以便其将更多时间精力用于开展舱内各项科学实验活动。
中国航天科技集团八院空间站梦天实验舱总体副主任设计师孟瑶表示,货物进出舱功能是梦天实验舱重要功能之一,如果把问天实验舱的气闸舱比作是国际机场,梦天实验舱的货物气闸舱可比作是重要的物流港。货物进出舱功能,主要通过航天员发送指令完成,实现“指尖上的物流”能力。
与问天实验舱一样,梦天实验舱配备2套大型柔性太阳翼,单翼翼展长达27米,单套太阳翼展开面积138平方米,厚度只有0.7毫米,单个功率高达18千瓦,为空间站提供强劲能源。
梦天实验舱、问天实验舱在资源舱,均配置双自由度对日定向系统,可根据空间站在轨运动姿态与太阳角度,让太阳翼围绕实验舱轴与太阳翼轴进行转动,确保阳光能垂直照射在电池片上,实现最高发电效率。
梦天实验舱支持微小卫星在轨释放功能,满足百公斤级微小卫星或立方星在轨释放需求;航天员只需在舱内把微小卫星或立方星,填装到释放机构(用于在轨释放小卫星的仪器)“肚子”内,释放机构即可搭乘载荷转移机构,将小卫星运送至舱外;出舱后,机械臂抓取释放机构,运动到指定释放方向,释放机构会像弹弓一样,把小卫星弹射出去,实现在轨“放卫星”。
微小卫星在轨释放功能
梦天实验舱搭载3台原子钟升空,包括1台冷原子铷微波钟、1台冷原子锶光钟、1台主动型氢原子钟,它们将组成空间冷原子钟组,构成在太空中频率稳定度、准确度最高的时间频率系统,将实现30亿年误差1秒的超高精度。原子钟是世界已知最精确计时仪器,也是北斗卫星技术制高点之一,中国曾被卡脖子,现在居全球前列。
梦天实验舱内部
梦天实验舱主要面向微重力科学研究。中国科学院研制流体物理实验柜、两相系统实验柜、燃烧科学实验柜、高温材料科学实验柜、超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜(I、II)、在线维修装调操作柜等7个方面的8个科学实验柜,能够在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理、燃烧科学等方向,开展相关科学实验与应用研究。
中科院空间应用中心研究员、空间应用系统副总师刘国宁表示,梦天实验舱装载的8个科学实验柜已规划安排约40个科学实验项目,后续将根据实验规划持续开展在轨实验,预期能够产出具有国际水平的科学成果,揭示重要科学规律,并同步推进应用与技术转移,进一步推动中国空间科学整体水平提升。
梦天实验舱8个科学实验柜
流体物理实验柜:揭示流体运动新机制
流体物理实验柜,主要用于空间微重力环境中流体的宏观、微观运动规律研究,配置10套宏观尺度的流体动力学测试系统、4套微观尺度复杂流体测试系统,配置专门的主动悬浮隔振系统,可使实验系统的环境微重力水平比空间站本身环境好100倍。
中科院力学研究所研究员、流体物理实验柜科学实验系统主任设计师、责任科学家康琦表示,微重力环境为流体创造近乎理想的各向同性研究条件,在失重环境中,流体可形成地面无法构建的新体系,流体运动表现出许多新规律、新机制。
流体物理实验柜可开展多种流体体系动力学过程、扩散过程、相变与自组织行为的在轨微重力实验,超越国际空间站3个已有的专用流体实验柜形成的综合测试手段与能力,将成为国际上技术最完备、设备最先进的空间流体物理实验平台。
两相系统实验柜:为空间应用流体物理提供新理论
两相系统实验柜,是国际首个专门用于开展空间相变界面流动、蒸发与冷凝、沸腾与热管传热、两相流动、空间在轨流体管理等科学研究与技术验证的整柜级实验平台。
依托该实验平台开展系列空间科学实验研究,可发展热、质交换复杂界面动力学科学理论,为解决中国载人航天工程与深空探测活动中遇到的空间应用流体物理及其两相系统关键科学问题和工程技术研究,提供新理论、新概念、新方法。
两相系统实验柜整柜设计,具有中国空间实验装置平台的独创性与先进性,可满足未来10年以上多相流与传热研究的空间实验需求。实验柜的3个首批实验项目,将开展与欧空局间的国际合作研究,提高中国空间站应用研究国际影响力与应用效果。
燃烧科学实验柜:完善燃烧基础理论
燃烧科学实验柜,是能支持在轨开展微重力燃烧基础科学研究的一套科学实验系统。该系统中气体供给、点火燃烧、图像拍摄、废气排放等燃烧实验流程,可全自动进行,能测量火焰形貌、结构、温度、速度、产物组分等信息。
燃烧科学实验系统,搭载1套PIV(粒子图像测速)技术设备,是国际上首次利用该技术在空间站环境中开展燃烧速度场测量。燃烧科学实验柜可帮助科学家对燃烧基础科学问题、空天推进、航天器防火灭火、燃烧污染物控制等基础与应用技术展开深入研究。
高温材料科学实验柜:为空间材料科学提供先进技术
高温材料科学实验柜,首批包括16支科学实验样品,研制团队对每个样品在地面时已进行大量匹配实验,并设计具有抗力学振动功能的3个高温材料样品货包。
中科院上海硅酸盐研究所研究员、高温材料科学实验柜科学实验系统主任设计师刘学超表示,高温材料科学实验柜为空间材料科学研究提供多样化先进技术条件与功能,便于材料科学家在太空中进行高温金属与合金材料、先进半导体材料、功能晶体材料、复合材料、能源材料、生物材料、纳米材料、新材料研究。
刘学超表示,X射线透射成像实时观察,是高温材料柜的又一特色,是国际上首次在空间站上配备X射线实验装置,可实现材料熔融凝固过程动态实时成像与实时观察。
超冷原子物理实验柜:提供更高精度检验
超冷原子物理实验柜,是世界领先的中国首个微重力超冷原子物理实验平台,主要利用空间微重力环境条件,建立具有超低温、大尺度、高质量、适合精密测量的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)工作物质的开放实验系统,开展前沿基础物理研究。
中科院上海光学精密机械研究所副研究员、超冷原子物理实验柜科学实验系统副主任设计师汪斌表示,超冷原子物理实验柜有望制备地面无法实现的绝对零度以上千亿分之一度范围内(10~12K量级)的超低温量子气体,观测到肉眼可见的宏观量子现象,原子间相互作用时间增长3个数量级以上。
汪斌表示,具有这些特性的原子气体,给我们提供独特窗口与全新视角,来直接观察其独特的原子行为,让我们以地面上不可能的方式进入量子力学奇异世界,为基本物理定律提供更高精度检验。
高精度时频实验柜:开展基础物理研究
高精度时频实验柜,是空间站中最复杂的实验柜,由2个舱内科学实验柜与4台舱外设备组成完整实验系统。在天宫二号空间冷原子钟基础上,梦天实验舱将建立世界上第一套由氢钟、铷钟、光钟组成的空间冷原子钟组,构成在太空中频率稳定度、准确度最高的时间频率系统,如果成功,将成为太空中最精准的时间频率系统,数亿年误差小于1秒。
中科院国家授时中心主任、高精度时频实验柜科学实验系统指挥、责任科学家张首刚表示,高精度时频实验柜主要通过不同特性的原子钟组合,在空间站构建超高精度时间频率产生与运行系统,开展基础物理理论检验,并支持通过微波与激光传递链路向地面提供超高精度时间频率信号。高精度时频系统将为相关基础物理研究、相关工程应用、中国标准时间、国际原子时精度提高作出重要贡献。
张首刚表示,应用高精度时频系统提供的超高精度时间频率信号,可开展相关基础物理研究实验,如引力红移的测量、精细结构常数变化的探测等,支撑相对论与相关理论的高精度检验。该系统能同步重大科技设施与工程技术设施的各部分时间,改善重大设施性能,未来有可能填补洲际地面光钟比对技术空白,支撑时间单位“秒”定义的变更。
在线维修装调操作柜:太空“维修工厂”
在线维修装调操作柜,是个太空“维修工厂”。
中科院空间应用中心研究员、在线维修装调操作柜主任设计师张璐表示,在线柜最核心的部分是多功能操作箱,前面有透明面板,可看到箱内环境,也可通过面板上两个操作孔,利用手套,从外部对箱体内载荷(航天任务使用的仪器、设备、试验生物、试件等)进行操作,或把透明面板打开,直接对里面载荷进行操作。
在线柜装有风路循环系统,可同时实现风冷散热、废弃颗粒物吸附与部分气体吸收处理。箱体配备有一套灵巧的“机械手”,可实现多种类精密操作,操作精度可达0.1毫米。
张璐表示,在线柜还有套基于增强现实AR技术的智能诱导维修系统,航天员如需要维修操作一些复杂设备,可不再使用传统说明书、操作手册等产品,而是选择戴上增强现实AR眼镜,配合诱导维修软件指引,在真实待操作产品上,叠加预先制作好的操作指引动画,使航天员能更轻松、更清晰、更直观完成操作。
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一组数字看懂梦天实验舱
中国空间站建造任务即将完成,载人登月深化方案论证
来源:新华社、光明网、新京报
字数:4,740
2022年11月1日4时27分,中国空间站主体三舱中的最后一个舱段梦天实验舱,与天和核心舱顺利实现交会对接。由梦天实验舱、问天实验舱、天和核心舱组成的中国空间站三舱主体结构组装完成。
梦天实验舱随后将择机开展平面转位,届时,中国空间站将形成“T”字基本构型组合体,对完成空间站全面建造具有标志性意义,标志着中国空间站建造由全面实施阶段进入收官阶段。
中国空间站名为“天宫”,由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱组成,建成后整体呈T字构型。曾有航天专家比喻,中国空间站就像一座三室两厅还带储藏间的“豪宅”。“三室”指天和核心舱、问天与梦天实验舱,“两厅”指神舟载人飞船和天舟货运飞船。
中国空间站完全建成后,总重量将达180吨,轨道高度400~450公里;满足长期驻留3人、短期驻留6人需求,预计在轨运营10年以上。
中国空间站在轨运行效果图
梦天实验舱负责总研制的航天科技集团八院空间站系统副总师柏合民表示,按照空间站“1+1+1=1”核心设计理念,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱最终实现控制、能源、信息、环境等功能并网管理,开展更大规模空间研究实验与新技术试验,推动中国空间科学研究与应用达到世界领先水平。
空间站大量基础设施建设主要由天和核心舱与问天实验舱承担,梦天实验舱定位工作舱,不需要部署睡眠区、卫生间等生活设施,有充足空间部署科学实验设施。中国空间站三个舱段均配置航天员锻炼设备,梦天实验舱配置的是抗阻锻炼设备,类似健身房划船机。
问天实验舱主要面向空间生命科学与生物技术研究,梦天实验舱主要面向微重力科学研究。
天和核心舱内部
中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师刘刚表示,天宫空间站突出强调空间站三个舱段的系统统一。舱外活动有双气闸舱备份,姿态轨道控制系统有“天和”与“问天”备份,“梦天”可在关键功能方面进行备份;三舱分布在同一平面,保证太阳翼不发生遮挡问题。通过3次发射分步实施,空间站建成后规模达百吨级(含载人飞船与货运飞船),在适度规模的条件下可以取得较高的研制效益,获得高效率的资源利用与更强的系统冗余。
系统集成后,三舱为航天员提供的生活、工作环境可实现统一管理。三舱组合体密封空间连通,形成完整空气循环,空气压力、成分、温湿度都能得到统一控制,并随着空气流动均匀化,可让航天员在各舱段内都处于适宜环境中。
通过系统集成,可实现对各舱段内设备按需调配与重构,在控制系统与机械臂应用等方面也会有不同程度改变,这都得益于空间站超前的系统设计。
为兼顾组合体构型,问天实验舱与梦天实验舱的尺寸、质量特性大体一致,从而获得整体构型下较好的动力学特性,布局上都采用工作舱—气闸舱—资源舱顺序,可在实验舱出现紧急情况时,及时与其他舱段隔离,确保空间站在轨稳定运行。
按照载人航天“三步走”发展战略,梦天实验舱的成功发射标志着第三步“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”即将完成。
2022年完成空间站在轨建造后,工程将转入为期10年以上的应用与发展阶段。按照计划,将会每年发射两艘载人飞船与两艘货运飞船。航天员要长期在轨驻留,开展空间科学实验与技术试验,并对空间站进行照料和维护。
未来,中国空间站还将开展空间生命科学、空间材料科学、微重力流体物理、航天技术、航天医学等一大批科学实验与新技术验证,有望在科学探索与应用研究上取得重大成果与突破。同时,这些技术也将更多进行转化,服务经济社会发展。
目前,瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的科学实验项目被确定入选中国空间站。作为一个全球性开放平台,中国空间站将成为持有合作和开放态度的人类太空之家。
中国空间站舱段的“专属座驾”
中国载人航天工程有CZ-2F、CZ-5B、CZ-7三种运载火箭系统。作为参与载人航天工程的长征火箭“三勇士”之一,CZ-5B(长五B火箭)是目前世界在役火箭中唯一一级半直接入轨的火箭。
长征五号CZ-5系列运载火箭
作为专门为载人航天工程空间站建设而研制的新型运载火箭,长五B火箭相继完成天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱的发射任务,算是中国空间站舱段的“专属座驾”。
长五B火箭为一级半构型,捆绑4个直径3.35米液体助推器,芯一级直径5米。火箭总长约54米,起飞重量约850吨,起飞推力约1,078吨,近地轨道运载能力达到25吨级。长五B火箭是目前世界上在役火箭中,唯一的一级半(火箭分为单级火箭与多级火箭两类,火箭助推器通常被算作半级,单级火箭避免容易出现问题的级间分离,有效提升系统可靠性)直接入轨的火箭,也是中国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭,被称为长征火箭家族中的“大力士”。
长五B火箭配备8台120吨级液氧煤油发动机,最高压强有500个大气压,起飞推力能达到1,000多吨。一级火箭配置的2台氢氧发动机,因其比冲(单位推进剂产生的冲量)高的特点,使火箭能够以较少燃料获得较大推力。
火箭院长五火箭副总设计师黄兵表示,为满足空间站大舱段发射任务要求,长五B火箭突破多项关键技术,包括20.5米国内最大整流罩分离技术、4.1米大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等,并将发射窗口由“零窗口”拓展为±2.5分钟的“窄窗口”。
整流罩是运载火箭的重要组成部分,用于保护卫星或其他有效载荷免受气动力、气动加热、声振等有害环境影响。长五B火箭拥有目前中国最长、最大整流罩,长度达到20.5米、直径5.2米,容积超过345立方米。
整流罩规模增大后,为保证运载效率,结构刚度随之减少,而刚度是影响分离能源设计、分离包络设计的关键要素。如何准确模拟飞行与分离过程中整流罩的刚度特性、确保安全可靠分离,是研制过程中面临的技术难题。
研制团队通过大量仿真分析、预示,对整流罩分离方案进行评估,多次开展整流罩分离试验,有效验证设计正确性与各系统接口协调性。
火箭院长五B火箭总体副主任设计师王乾表示,针对此次任务,在整流罩生产初期,研制团队采用三维视觉扫描等技术,对整流罩、实验舱的尺寸进行精准仿真,反复详细校核,确认关键位置的安全间隙,确保在飞行、分离过程中,实验舱享有足够空间,不会在飞行过程中贴近整流罩。
长五B还将承担中国第一个大型空间“巡天”望远镜发射任务,巡天望远镜口径2米,分辨率与美国“哈勃空间望远镜”相当,但视场角是后者300多倍。届时与空间站共轨飞行,开展更多的宇宙空间探测与前沿科学研究,未来还将与远征系列上面级(轨道转移飞行器,接力火箭,给卫星、飞船等航天器推动力,将其直接送入各自工作轨道)形成组合,形成多星组网发射能力,充分发挥运载能力大、单位有效载荷经济性好的优势,满足国家不同发射任务需求。
这也是中国空间站系统的一大创新,中国空间站将成为世界第一个航天器“母港”。“巡天”望远镜在需要时,可与天宫空间站主体对接,由航天员对其开展推进剂补加、设备维护、载荷设备升级等活动。
集结新技术,空间站建造运营更加经济合理
中国空间站建设虽然起步晚,通过借鉴经验,大量采用当代最新技术,从而拥有自己特点。
北京大学地球与空间科学学院教授焦维新表示,俄罗斯和平号空间站有6个实验舱,但因结构紧凑,属立体分布,导致太阳电池翼受遮挡,同时维修不便。此外,国际空间站采用桁架式结构,整体结构庞大,建设周期长,各舱段互不相干,造成资源浪费。
基于这两种情况,中国空间站在建造上进行两方面改进。一是,各舱段布局在同一平面内,减少舱段间舱体互相遮挡;二是,借鉴国际空间站横向将太阳电池翼布局于整体构型的两侧,以减少遮挡设计。同时,配置双自由度驱动机构,使太阳电池翼能随时与太阳光光线垂直,让发电效率保持在最高状态。
焦维新表示,相比其他空间站,中国空间站建造采用新技术的比重大,是显著特征之一。例如再生生保技术、大面积柔性太阳翼技术、空间站舱段转位技术等。中国空间站中的科学实验起点高,科学事业项目是经过全国各行各业科学家充分论证,并借鉴国际空间站实验项目的基础才确定,瞄准当代科技前沿。
从总体重量看,中国空间站比其他空间站都要轻。但实际上,中国空间站的实验舱要比其他空间站的实验舱大。整体结构做到统筹兼顾,让空间站在建造与运营上更为经济合理。
中国空间站目前配备实验柜25个,国际空间站安装实验柜有31个,中国空间站以约国际空间站1/6的重量,提供约4/5的实验柜数量,体现很高的应用支持效率。
天宫空间站还有很强的舱外应用载荷支持能力,可支持67个暴露应用载荷。天宫空间站也可作为未来载人深空探测关键技术的先期验证平台,通过现有应用载荷支持设施或者扩展建设专用的支持设施,开展相关关键技术的在轨验证,有效降低深空探测任务实施的技术风险。
中国空间站的核心舱,配备生命保障系统,为确保航天员在轨工作与生活的绝对安全,在问天实验舱中也配备几乎同样规模的生命保障系统。作为天宫空间站的应急避难场所,一旦天和核心舱出现舱体失压、被空间碎片撞击等问题,航天员可进入问天实验舱进行紧急避难。航天员在关闭双向承压舱门后,节点舱与问天实验舱将连为一体,为航天员进入神舟飞船保留生命通道。
中国空间站重大科学研究设施部署两米口径的巡天空间望远镜,与空间站同轨飞行。该望远镜预计2024年发射,是中国空间天文旗舰项目。发射后的望远镜,将围绕银河系与恒星、天体测量、系外行星、太阳系天体和暂现源(短时间内出现,然后很快消失的天体)等内容开展观测研究。
在空间站建造之后的应用与发展阶段,中国还规划第二个旗舰型项目,即高能宇宙辐射探测设施HERD。该项目测量宇宙线中的电子与核子的能量范围、探测灵敏度,其比现有的设备高出一个量级或数10倍。
天宫空间站建造完成后将在轨运行10年以上,需具备良好的舱段扩展与应用支持扩展能力。根据空间科学技术研究、空间应用、国际合作需要,中国空间站可进行灵活扩展。
焦维新表示,天宫空间站在方案设计阶段,即对未来扩展方案进行统筹考虑,在现有三舱构型基础上,预留机、电、热等扩展接口,具备扩展对接3个新舱段,形成约180吨6舱组合体的扩展能力。
2022年底实现空间站建造阶段所有既定任务
2022年底,长征七号与长征二号F火箭将分别发射天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船,实现空间站建造阶段所有既定任务。
中国空间站在轨关键技术验证取得重大进展。机械臂在轨爬行测试与巡检、太阳翼在轨辨识、推进剂在轨补加等任务成功实施,多次飞行任务全面验证核心舱作为空间站管理与控制中心的各项功能与性能,突破和掌握空间站建造与运营所需的各项关键技术,为后续空间站全面建造与运营奠定坚实技术基础。
空间站在轨应用实验实现新突破。天和核心舱在轨部署无容器材料科学实验柜与高微重力科学实验柜等两个大型研究设施,已完成基本功能测试,突破部分关键实验技术,获取高质量在轨测试与应用数据。
无容器材料科学实验柜,为国内首台在轨空间站材料实验设施,可进行金属、非金属的无容器加工研究,获得先进材料的空间制备技术与生产工艺关键条件,指导地面材料加工工艺改进与发展;高微重力科学实验柜首创采用双层悬浮隔离振动,可开展相对论物理与引力物理、流体动力学和其应用、材料制备机理等前沿科学研究。
2022年初,《2021中国的航天》白皮书发布,首次提出在外空领域推动构建人类命运共同体。可以预见,面向未来5年与更远的将来,中国航天将以更加积极开放的姿态开展国际交流合作,加快发展高质量、可持续、增福祉的航天事业。
2016年以来,中国与19个国家和地区、4个国际组织,签署46项空间合作协定或谅解备忘录;积极推动外空全球治理;利用双边、多边合作机制,开展空间科学、空间技术、空间应用等领域国际合作,取得丰硕成果。
中国航天科技集团表示,未来,中国将继续实施载人航天工程,全面建成并运营中国空间站,打造国家太空实验室,开展航天员长期驻留、大规模空间科学实验、空间站平台维护等工作。深化载人登月方案论证,组织开展关键技术攻关,研制新一代载人飞船,夯实载人探索开发地月空间基础。
三十而立,中国载人航天加速驶向星辰大海
来源:中国航天科技集团
时间:2022年9月21日
字数:2,172
2022年,中国载人航天事业迎来30而立之年。
30年来,中国载人航天事业从创业之初筚路蓝缕,到如今成就非凡,不断刷新中国人“太空高度”。
由天和核心舱、问天实验舱、神舟十四号载人飞船、天舟四号货运飞船组成的空间站组合体,正翱翔在距离地球约400公里的太空。随着梦天实验舱到来,中国空间站即将全面建成。
中国空间站
堪比“大航海时代”的到来
中国开展载人航天的设想由来已久。
1970年4月24日,中国第一颗人造卫星东方红一号卫星发射成功后,载人航天工程便被提上日程。
1970年7月14日,中央确定载人航天项目,被称为“714”工程,飞船被命名为“曙光一号”。但当时由于各种条件制约,“714”工程1975年3月终止。
1986年,中国实施“863”计划,发展航天技术是其中重要部分。此时,一箭多星、同步卫星、远程火箭均已成功发射,中国航天发展的着力点在哪里。虽然此后承接一些外星发射任务,但大国航天需要有更高的战略擘画。
1987年2月,国防科工委组建“863计划航天技术专家委员会”。
1992年1月8日,中央专委会第五次会议提出 “立即发展载人航天是必要的,发展载人航天要从载人飞船起步。”
1992年9月21日,中共中央政治局常委会讨论同意了专委会《关于开展中国载人飞船工程研制的请示》,正式批准实施载人航天工程,并确定“三步走”发展战略。
第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验。
第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。
第三步,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。
史称“921”工程的中国载人航天事业,就此拉开大幕。
载人航天是世界上高新技术发展水平的集中体现,也是衡量一个国家综合国力的重要标志。载人航天也是系统最复杂、科技最密集、创新最活跃的科技活动。这项工程不仅综合性强、协作面广、技术难度高、风险大、研制周期短,任务十分艰巨。
中国载人航天事业奠定中国航天大发展时代的到来,对中国来说,这堪比“大航海时代”的到来。
长征五号B火箭升空
梦想引擎释放无尽的力量
梦想的引擎一经点燃,就能释放无可比拟的力量。
1999年,第一艘无人试验飞船神舟一号成功实现天地往返;
2003年,中国人第一次飞出地球圆梦太空;
2008年,中国航天员首次太空出舱;
2016年,中国航天员在太空驻留33天;
2020年5月,为中国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭首飞任务取得圆满成功,中国空间站在轨建造任务拉开序幕;
2021年4月,长五B火箭成功发射天和核心舱,中国空间站在轨组装建造全面展开;
2021年5月,天舟二号货运飞船,采用自主快速交会对接方式,精准对接天和核心舱后向端口,形成组合体;
2021年6月,神舟十二号载人飞船,成功对接于天和核心舱前向端口,神舟十二号飞行乘组聂海胜、刘伯明、汤洪波,成为首批入驻中国空间站的航天员,在太空停留90天;
2021年10月,神舟十三号载人飞船,成功对接天和核心舱,航天员翟志刚、王亚平、叶光富开启6个月太空生活,刷新中国航天员连续在轨飞行时长新纪录;
2022年,中国载人航天事业即将迎来高光时刻,通过高密度的连续6次发射任务,完成中国空间站在轨建造。
5月,发射天舟四号货运飞船;
6月,发射神舟十四号载人飞船,3名航天员进驻天和核心舱并在轨驻留6个月;
7月,发射空间站问天实验舱,与天和核心舱对接;
10月,将发射梦天实验舱与核心舱对接,空间站三舱形成“T”字基本构型,完成中国空间站在轨建造;
11月,将发射天舟五号货运飞船与神舟十五号载人飞船,神舟十五号飞行乘组由3名航天员组成,与神舟十四号航天员在轨轮换后,在轨驻留6个月。
神舟十四号航天员实施出舱活动
通过载人航天事业,中国在人类的第四活动领域占有一席之地,这对政治、军事、经济、社会、科技产生巨大而深远意义。
具体而言,载人航天事业极大激发中华民族自信心、自豪感、爱国精神,提高全民族凝聚力。
航天科技集团原载人航天工程办公室主任张宏显表示,当中国人用自己研制的载人飞船,把自己培养的航天员顺利送上天,又安全接回来以后,在国内外产生巨大反响,充分证明载人航天事业对提高中国国际地位起到不可估量作用。
航天基础设施也因载人航天工程实施获得进一步改善,基建项目为载人航天工程与航天科技工业的可持续发展打下坚实的基础。
中国航天科技本身也实现跨越式发展。以长征二号F火箭为例,可靠性评估值与安全性评估值均位列国际最先进水平。火箭发射100次,才有可能出现1次飞行故障;假设出现飞行故障,依靠逃逸系统逃逸100次,才可能出现不到1次逃逸失败。长征二号F火箭自1999年首飞至今,已成功发射14艘神舟飞船、1个目标飞行器、1个空间实验室,包括9次载人发射任务,成功率100%。
长二F火箭点火起飞
飞船系统中衍生出的可见光详查照相、卷云探测、中分辨率成像光谱仪、多模态微波遥感、地球环境监测、空间材料、微重力流体物理、空间生命科学、空间天文、空间物理、空间环境预报与监测等分系统和有效载荷,绝大部分设备被后续卫星型号直接选用,或者稍加适应性修改后采用,大大缩短这些卫星研制周期,推动有关学科发展。至于飞船本身与其技术更为载人航天、探月工程、深空探测等,打下良好发展基础。
航天科技创造美好生活。载人航天事业还带动中国诸多领域与行业的创新发展与产业提升,形成巨大拉动与辐射效应。初步统计,30年来,已有4,000余项技术成果被广泛应用于国民经济各行业,带动相关产业升级,推动经济社会发展。
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