問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙組合體在軌完成交會(huì)對(duì)接

      據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙入軌后，順利完成狀態(tài)設(shè)置，于北京時(shí)間7月25日3時(shí)13分，成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過(guò)程歷時(shí)約13小時(shí)。

　　這是我國(guó)兩個(gè)20噸級(jí)航天器首次在軌實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進(jìn)行空間交會(huì)對(duì)接。

　　神舟十四號(hào)航天員乘組于7月25日10時(shí)03分成功開(kāi)啟問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙艙門(mén)，順利進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙。這是中國(guó)航天員首次在軌進(jìn)入科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙。

　　后續(xù)，將按計(jì)劃開(kāi)展組合體姿態(tài)融合控制、小機(jī)械臂爬行和大小臂組合測(cè)試等在軌工作，并利用問(wèn)天艙氣閘艙和小機(jī)械臂進(jìn)行航天員出艙活動(dòng)。

太空空調(diào)

　　●核心是遍布各個(gè)位置的液冷系統(tǒng)

　　●將各種設(shè)備或試驗(yàn)載荷產(chǎn)生的熱量收集并輻射到外太空

　　●可支持?jǐn)?shù)千瓦級(jí)以上試驗(yàn)載荷的散熱

太空水處理

　　●太空尿液處理與水回收技術(shù)是公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國(guó)空間站建造的核心關(guān)鍵技術(shù)之一

    ●第二套環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)隨問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射上行后，在與天和核心艙完成對(duì)接后投入使用天地“實(shí)時(shí)在線(xiàn)”

　　●問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙升空后需要與地面保持聯(lián)系，且必須做到“實(shí)時(shí)在線(xiàn)”，這就需要航天測(cè)控通信

　　●該系統(tǒng)不僅智能化、可靠高，且從軟件到硬件、從基礎(chǔ)元器件到整機(jī)均全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化

揭秘

“問(wèn)天”路上的三大航天科技

●在極冷極熱的太空環(huán)境中，“太空空調(diào)”必不可少

●太空尿液處理與水回收技術(shù)，解決太空用水難題

●太空與地面如何保持聯(lián)系，航天測(cè)控通信顯威力

　　7月25日凌晨，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙組合體成功在軌交會(huì)對(duì)接。此次飛行任務(wù)中，有哪些航天科技為問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的問(wèn)天之路保駕護(hù)航？

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙為何能“四季如春”？

　　航天器在軌時(shí)，沒(méi)有了大氣層的保護(hù)，在太陽(yáng)照射的情況下，表面溫度可達(dá)100攝氏度以上，而沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，溫度會(huì)降到零下100攝氏度以下。

　　問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙作為我國(guó)目前最重、尺寸最大的單體飛行器，在極冷極熱的太空環(huán)境中，想要保證艙內(nèi)各種設(shè)備始終處于20多攝氏度的舒適環(huán)境，就要靠航天科技集團(tuán)五院空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙熱控團(tuán)隊(duì)研制的“太空空調(diào)”。

　　“太空空調(diào)”的核心是遍布各個(gè)位置的液冷系統(tǒng)，航天科技集團(tuán)五院?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙流體回路負(fù)責(zé)人王德偉介紹，團(tuán)隊(duì)為問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙研制了三套液冷系統(tǒng)，將各種設(shè)備或試驗(yàn)載荷產(chǎn)生的熱量收集并輻射到外太空，可支持?jǐn)?shù)千瓦級(jí)以上試驗(yàn)載荷的散熱，其中一套是專(zhuān)門(mén)為艙外試驗(yàn)載荷進(jìn)行溫度保障的散熱回路。

　　同時(shí)，航天科技集團(tuán)五院的研制人員開(kāi)發(fā)了大尺寸、高效界面導(dǎo)熱材料，兼顧了艙外載荷維修和導(dǎo)熱的雙重目的。

　　在“太空空調(diào)”的研制中，為滿(mǎn)足部分特殊設(shè)備的溫度控制要求，許多新科技紛紛登場(chǎng)，如艙外設(shè)備上使用的太陽(yáng)反射率超過(guò)90%的“白色外衣”、石墨烯導(dǎo)熱索技術(shù)等。

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙怎樣保障用水？

　　一直以來(lái)，太空尿液處理與水回收技術(shù)是公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國(guó)空間站建造的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　由航天科工集團(tuán)二院206所研制的第二套環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)隨問(wèn)天艙發(fā)射上行后，在與天和核心艙完成對(duì)接后投入使用，后續(xù)按照總體規(guī)劃，航天員乘組將對(duì)該套尿處理子系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置，并進(jìn)行在軌測(cè)試以確認(rèn)系統(tǒng)的功能狀態(tài)與性能指標(biāo)是否正常，測(cè)試通過(guò)后，該套系統(tǒng)將按照總體規(guī)劃定期進(jìn)行自清洗流程。

　　按照總體規(guī)劃，在發(fā)射問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙后，中國(guó)空間站將完成在軌建造，隨后空間站將轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)階段。目前，位于天和核心艙的首套尿處理子系統(tǒng)按照工作節(jié)律正常運(yùn)行，保障航天員正常用水，位于問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的第二套尿處理子系統(tǒng)作為備份組件，兩套尿處理子系統(tǒng)將協(xié)同為更多的中國(guó)航天員乘組在空間站長(zhǎng)期駐留提供清潔的再生水。

　　首套尿處理子系統(tǒng)于2021年4月29日隨天和核心艙發(fā)射入軌，并成功保障神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)6名航天員在軌長(zhǎng)期駐留。目前，首套尿處理子系統(tǒng)產(chǎn)品運(yùn)行過(guò)程中功能正常，性能穩(wěn)定。

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙怎樣“實(shí)時(shí)在線(xiàn)”？

　　在問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙這場(chǎng)逐夢(mèng)之旅中，在川央企中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所研發(fā)的多項(xiàng)設(shè)備貢獻(xiàn)了力量。

　　問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙升空后，需要與地面保持聯(lián)系，且必須做到“實(shí)時(shí)在線(xiàn)”，這就需要航天測(cè)控通信。在這方面，中電十所牽頭研制的陸海天基測(cè)控通信系統(tǒng)，構(gòu)建了我國(guó)新一代“綜合化測(cè)控體制”，負(fù)責(zé)對(duì)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行軌道測(cè)量、遙測(cè)遙控及數(shù)據(jù)傳輸。據(jù)了解，該系統(tǒng)不僅智能化、可靠高，且從軟件到硬件、從基礎(chǔ)元器件到整機(jī)均全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

　　此外，中電十所還為承擔(dān)本次發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭配套了前端視頻光傳輸設(shè)備、后端視頻光傳輸設(shè)備、前端射頻光傳輸設(shè)備及后端射頻光傳輸設(shè)備——這一地面光傳輸組合在單機(jī)綜合測(cè)試設(shè)備、技術(shù)陣地、發(fā)射陣地塔架、火箭應(yīng)答機(jī)之間搭起了信號(hào)傳輸“橋梁”，能通過(guò)遠(yuǎn)距離的光信號(hào)傳輸，為數(shù)據(jù)的傳輸處理開(kāi)辟出高速通道。

　　不僅如此，安裝在航天發(fā)射場(chǎng)中的T0控制臺(tái)，以及時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)，也來(lái)自中電十所。其中，T0控制臺(tái)用于獲取火箭起飛觸點(diǎn)信號(hào)、產(chǎn)生起飛T0時(shí)刻并傳輸給指揮中心。而發(fā)揮“對(duì)表”作用的時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)，則發(fā)揮了“對(duì)表”作用——以3000年不差1秒的精度提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和頻率信號(hào)。（四川日?qǐng)?bào)全媒體記者 徐莉莎 綜合新華社）

解讀

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙將要展開(kāi)哪些實(shí)驗(yàn)研究

　　●在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗(yàn)等4個(gè)領(lǐng)域方向規(guī)劃部署了10余個(gè)研究主題，已立項(xiàng)40余項(xiàng)科學(xué)項(xiàng)目

　　●隨著此次問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射，微重力條件下高等植物培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)研究將陸續(xù)在軌開(kāi)展?？臻g站建成后將持續(xù)論證、滾動(dòng)實(shí)施相關(guān)科學(xué)項(xiàng)目

　　隨著問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙順利交會(huì)對(duì)接，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)空間站建造又跨出關(guān)鍵一步。問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙作為我國(guó)首個(gè)空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙在太空能開(kāi)展哪些實(shí)驗(yàn)，備受關(guān)注。記者采訪(fǎng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，?duì)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙即將展開(kāi)的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行解讀。

　　空間站能提供長(zhǎng)期的微重力、輻射等特殊研究環(huán)境，有人參與方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)?zāi)K更換和維修維護(hù)，天地往返運(yùn)輸可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)K更換及實(shí)驗(yàn)樣品返回?！翱臻g科學(xué)是引領(lǐng)我們科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域，探索人類(lèi)如何在地外生存，或是研究生命起源等，必須在外太空來(lái)開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)?！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)。

　　載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用中心研究員呂從民介紹，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗(yàn)等4個(gè)領(lǐng)域方向規(guī)劃部署了10余個(gè)研究主題，已立項(xiàng)40余項(xiàng)科學(xué)項(xiàng)目。隨著此次問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射，微重力條件下高等植物培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)研究將陸續(xù)在軌開(kāi)展?？臻g站建成后將持續(xù)論證、滾動(dòng)實(shí)施相關(guān)科學(xué)項(xiàng)目。

　　“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?！眳螐拿裾f(shuō)。

　　呂從民介紹，生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜將開(kāi)展擬南芥、果蠅、斑馬魚(yú)等動(dòng)植物的空間生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，揭示微重力對(duì)生物個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育、代謝的影響，促進(jìn)人類(lèi)對(duì)生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解。

　　——生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜以組織、細(xì)胞和生化分子等不同層次多類(lèi)別生物樣品為對(duì)象，開(kāi)展細(xì)胞組織培養(yǎng)、空間蛋白質(zhì)結(jié)晶與分析、蛋白與核酸共起源和空間生物力學(xué)等實(shí)驗(yàn)，探索微重力環(huán)境下細(xì)胞生長(zhǎng)和分化規(guī)律和機(jī)制，為人類(lèi)健康、生殖發(fā)育提供理論基礎(chǔ)，探索重力效應(yīng)對(duì)生命起源和進(jìn)化影響等。

　　——變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜為科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供0.01G至2G高精度模擬重力環(huán)境，采用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)傳能和載波通信技術(shù)，支持開(kāi)展微重力、模擬月球重力、火星重力等不同重力水平下的復(fù)雜流體物理、顆粒物質(zhì)運(yùn)動(dòng)等科學(xué)研究。

　　——科學(xué)手套箱提供潔凈密閉空間和溫濕度環(huán)境控制，配置靈巧機(jī)械臂具備細(xì)胞級(jí)精細(xì)操作能力，為航天員操作多學(xué)科實(shí)驗(yàn)樣品提供安全、高效支持；從-80℃到4℃的低溫存儲(chǔ)柜，能夠滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)樣品的不同溫度需求。

　　——實(shí)驗(yàn)艙外部署能量粒子探測(cè)器、等離子體原位成像探測(cè)器，用于獲取空間質(zhì)子、電子、中子、重離子和等離子體等環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)，為航天員健康、空間站安全運(yùn)營(yíng)提供保障支持，并可用于空間環(huán)境基礎(chǔ)研究。

　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜體積雖小，卻功能強(qiáng)大。中科院空間應(yīng)用中心研究員、集成技術(shù)中心副主任張璐說(shuō)：“科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜相當(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?！?/p>

　　王珂說(shuō)，除按航天標(biāo)準(zhǔn)研制先進(jìn)可靠的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜等設(shè)施外，每一個(gè)空間項(xiàng)目還需要事先進(jìn)行深入的科學(xué)研究、事后對(duì)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行高水平分析，“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(lèi)在地球上的生活質(zhì)量，而且可為人類(lèi)未來(lái)走向深空而做一些知識(shí)和技術(shù)上的儲(chǔ)備?！?/p>