新華全媒+｜問(wèn)天飛天，空間科學(xué)啟新篇——寫在我國(guó)空間站首個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙成功“問(wèn)天”之際

新華社海南文昌7月25日電　題：?jiǎn)柼祜w天，空間科學(xué)啟新篇——寫在我國(guó)空間站首個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙成功“問(wèn)天”之際

新華社記者

問(wèn)天飛天，“中國(guó)星”更亮了。

7月24日14時(shí)22分，“中國(guó)最強(qiáng)”火箭——長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭，托舉“中國(guó)最重”航天器——約23噸的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙升空。

約13個(gè)小時(shí)后，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙成功對(duì)接于天和核心艙前向端口。兩個(gè)20噸級(jí)航天器首次實(shí)現(xiàn)在軌交會(huì)對(duì)接。

升空流程完美精確，“穿針引線”沉穩(wěn)有力，“太空之吻”優(yōu)雅從容，航天員乘組順利進(jìn)入實(shí)驗(yàn)艙。中國(guó)空間站建造階段關(guān)鍵一戰(zhàn)完美收官，靜候“夢(mèng)天”逐夢(mèng)九天。

7月24日，搭載問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭，在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射。新華社記者 田定宇 攝

“中國(guó)最強(qiáng)”送“中國(guó)最重”

萬(wàn)里晴空碧如洗，一飛沖天上九霄。24日14時(shí)22分，長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場(chǎng)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火，約495秒后，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。

液氫液氧燃燒釋放的巨大推力，推舉著“長(zhǎng)五B”和實(shí)驗(yàn)艙，穩(wěn)定沉著地在天空劃出一道漂亮的弧線。

文昌的沙灘上，擠滿了歡呼的人群。

勝利的背后，積淀的是航天人的辛勤與汗水。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭，是專門為空間站建設(shè)打造的艙段運(yùn)輸“專屬列車”，采用無(wú)毒無(wú)污染的液氧、液氫和煤油作為推進(jìn)劑，起飛重量約849噸，是我國(guó)目前近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭采用一級(jí)半構(gòu)型，是目前世界在役火箭中唯一一級(jí)半直接入軌的火箭。這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)，使火箭無(wú)需進(jìn)行級(jí)間分離、高空發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等動(dòng)作，降低了故障發(fā)生的概率，提高了火箭可靠性。

為安全、精準(zhǔn)地將問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙送到目的地，火箭研發(fā)隊(duì)伍還對(duì)長(zhǎng)五B進(jìn)行了有針對(duì)性的“增肌瘦身”，在生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行了30多項(xiàng)改進(jìn);對(duì)火箭發(fā)射的地面設(shè)備進(jìn)行了全面的檢修維護(hù)、更換和完善。

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙是我國(guó)迄今為止體型最大、質(zhì)量最大的航天器，總長(zhǎng)17.9米，直徑4.2米，約23噸，是現(xiàn)役在軌最重的單艙主動(dòng)飛行器。

不僅有著大塊頭的體格，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙更是一個(gè)集平臺(tái)功能與載荷功能于一體的“全能型”選手。

據(jù)介紹，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺(tái)功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求，既發(fā)揮定海神針般的雙保險(xiǎn)作用，也為空間站未來(lái)15年可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“中國(guó)最強(qiáng)”運(yùn)載火箭，搭載“中國(guó)最重”航天器，長(zhǎng)五B盡顯“王者風(fēng)范”，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙成功“問(wèn)天”。

在航天科技集團(tuán)五院?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師宋曉光看來(lái)，“中國(guó)最重，太空安家”，使得我國(guó)空間科研水平與發(fā)達(dá)國(guó)家站在同一個(gè)起跑線上?！霸谔战ㄕ?，小到元器件鑄造、材料加工，大到組裝裝配、發(fā)射場(chǎng)測(cè)控，沒(méi)有完整的工業(yè)門類根本干不出來(lái)。”宋曉光說(shuō)，空間站首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙成功“問(wèn)天”，是國(guó)家綜合國(guó)力的有力體現(xiàn)。

7月25日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十四號(hào)航天員乘組進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙。這是航天員陳冬開(kāi)啟問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙艙門。新華社記者 郭中正 攝

征程雖遠(yuǎn)盡在掌握

7月25日3時(shí)13分，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，完美“合體”。

首次執(zhí)行交會(huì)對(duì)接發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭，準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火、順利升空。

從容與優(yōu)雅的背后，是航天人的巧思善工與精益求精。

實(shí)際上，盡管長(zhǎng)征五號(hào)B于2020年5月5日成功首飛，2021年4月29日又將天和核心艙準(zhǔn)確送入太空，已為其長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但此次發(fā)射，載荷更重、羽流干擾更大……

宋曉光打了個(gè)形象的比方：“載人飛船對(duì)接像開(kāi)小跑車，可控性強(qiáng);貨運(yùn)飛船對(duì)接像開(kāi)小卡車;而到了問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與核心艙對(duì)接，就如同要把一輛大體積房車停到一個(gè)小車位里。”

在規(guī)定的時(shí)間發(fā)射并將航天器送到指定的地點(diǎn)，這成為此次長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭發(fā)射的成敗關(guān)鍵。

太空“穿針引線”，失之毫厘可能差之千里?！盎鸺仨氃谝?guī)定時(shí)間發(fā)射，否則問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙將無(wú)法到達(dá)指定位置。”航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭總體副主任設(shè)計(jì)師劉秉說(shuō)。

“中國(guó)空間站建造階段的發(fā)射任務(wù)環(huán)環(huán)相扣，意義重大，任何一次都不容有失?！焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師婁路亮強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭總師李東在發(fā)射成功后表示，為了更加精準(zhǔn)、可靠地完成好這個(gè)任務(wù)，長(zhǎng)五B團(tuán)隊(duì)為這項(xiàng)任務(wù)準(zhǔn)備了一年多，為“零窗口”做了大量的預(yù)案，“上了多道保險(xiǎn)”。

“第一道保險(xiǎn)”是“起飛時(shí)間修正技術(shù)”。該技術(shù)讓火箭的控制系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算偏差、調(diào)整目標(biāo)軌道，即使火箭沒(méi)能完全按照預(yù)定窗口發(fā)射，在0到2.5分鐘這個(gè)時(shí)間段內(nèi)任一時(shí)間點(diǎn)發(fā)射，火箭都可以在飛行過(guò)程中自動(dòng)修正因推遲發(fā)射導(dǎo)致的飛行偏差，將實(shí)驗(yàn)艙精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。

“第二道保險(xiǎn)”是發(fā)射場(chǎng)流程優(yōu)化。婁路亮介紹：“低溫火箭系統(tǒng)復(fù)雜，發(fā)射場(chǎng)各項(xiàng)流程種類繁多。我們總結(jié)前7次發(fā)射經(jīng)驗(yàn)，對(duì)射前10分鐘的發(fā)射流程進(jìn)行優(yōu)化，距離點(diǎn)火還有2.5分鐘時(shí)，就完成了發(fā)射前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如果有問(wèn)題能早發(fā)現(xiàn)、早解決?！?/p>

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)則對(duì)實(shí)驗(yàn)艙數(shù)據(jù)參數(shù)精準(zhǔn)把握，并提升算法達(dá)到更強(qiáng)的適應(yīng)能力和糾偏能力。同時(shí)，采用半自主交會(huì)對(duì)接方案，實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接過(guò)程中的穩(wěn)定控制。

7月25日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十四號(hào)航天員乘組進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙。航天員陳冬(中)、劉洋(右)、蔡旭哲進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙。新華社記者 郭中正 攝

“中國(guó)宮”再拓深空夢(mèng)想

問(wèn)天與天和“合體”約7小時(shí)后，神舟十四號(hào)航天員乘組進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙，中國(guó)空間站開(kāi)啟“雙艙”模式。

作為中國(guó)空間站的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，問(wèn)天不僅進(jìn)一步提升了空間站的可靠性，還改善了航天員在軌生活條件。其獨(dú)特的科學(xué)設(shè)計(jì)，以及所攜帶的“獨(dú)門神器”，還將成為深空探索的有力支撐。

按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙平臺(tái)功能與天和核心艙互為備份，也就是說(shuō)，在天和核心艙“想休息”或出現(xiàn)故障的時(shí)候，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙也能頂上，“帶你一起繼續(xù)飛”。

同時(shí)，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙與天和核心艙的節(jié)點(diǎn)艙之間、航天員系統(tǒng)的艙外服支持設(shè)備之間也相互備份，確保航天員出艙活動(dòng)的可靠性和安全性。

問(wèn)天艙內(nèi)還設(shè)有3個(gè)睡眠區(qū)和1個(gè)衛(wèi)生區(qū)。太空家園從“一居室”升級(jí)到更寬敞的“兩居室”，可以支撐神舟十四號(hào)、十五號(hào)兩個(gè)乘組6名航天員實(shí)現(xiàn)“太空會(huì)師”和在軌輪換，在太空面對(duì)面交接工作。

在生活物資方面，問(wèn)天艙還配備了豐富的乘員產(chǎn)品，包括太空廚房、充電類的設(shè)備等。兩套廚房設(shè)備，給航天員生活帶來(lái)很大的便利。在天和核心艙的基礎(chǔ)上，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在吸音、降噪、減震等方面也進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)。

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面，問(wèn)天艙內(nèi)擺放了多個(gè)實(shí)驗(yàn)柜，為開(kāi)展多學(xué)科太空研究奠定了基礎(chǔ)。艙外一共安裝了22個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷接口，是艙外暴露實(shí)驗(yàn)的最佳場(chǎng)地;靈活精細(xì)的小機(jī)械臂長(zhǎng)5米，是實(shí)驗(yàn)載荷艙外照料的全能選手。

為了支撐相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)部署了多個(gè)寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，包括生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜、變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱和低溫存儲(chǔ)柜等。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜體積雖小，卻功能強(qiáng)大，相當(dāng)于把占地幾十平方米的科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝到一個(gè)不到2立方米的柜子里。

“空間科學(xué)和應(yīng)用研究不僅可以幫助我們理解基礎(chǔ)的物理學(xué)和宇宙學(xué)規(guī)律，同時(shí)通過(guò)生物、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等研究提升人類在地球上的生活質(zhì)量，而且可為人類未來(lái)走向深空做一些知識(shí)和技術(shù)上的儲(chǔ)備?！笨臻g應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用中心集成技術(shù)中心主任王珂說(shuō)。

年底前，隨著夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙升空，建設(shè)完成的中國(guó)空間站，將成為國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，攜帶14億人的深空夢(mèng)想，開(kāi)啟全新的求索之路。(記者李國(guó)利、黎云、趙葉蘋、張瑞杰、溫競(jìng)?cè)A)