解碼“天宮一號”

“天宮一號”的發(fā)射，成為全國乃至世界矚目的焦點。作為中國航天高技術水平、高可靠性能的最新代言，“天宮一號”在突破技術難關、開啟中國未來空間站建設大幕的重大工程中，承擔了哪些任務，又作出了哪些貢獻？
對此，中國航天科技集團公司五院天宮一號目標飛行器總設計師張柏楠接受記者采訪時表示：“作為我國空間實驗室的雛形，‘天宮一號’突破了很多關鍵技術，也驗證了很多創(chuàng)新嘗試，這些都足以讓它在歷史長卷中留下濃重的一筆。”

兩項重要使命
據(jù)張柏楠介紹，天宮一號目標飛行器是我國第一個低軌道、長壽命的大型載人航天器，設計壽命為2年。整個飛行器分為兩個艙，前艙實驗艙是全密封環(huán)境，對接完成后航天員進艙進行工作、訓練，一些必要的生活活動、睡眠等也都在這里進行。后艙則是資源艙，內置動力系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和能源。實驗艙密封的航天員活動空間有15立方米，較之以往的神舟飛船六七立方米的小空間而言，有了很大擴展，更加適合航天員長時間居住。
“‘天宮一號’在整個載人航天工程中主要承擔著兩項重要使命，一是突破交會對接技術和組合體控制技術，二是作為空間實驗室的雛形，驗證空間站關鍵技術，為將來空間站的建設打基礎。”張柏楠說。
據(jù)介紹，“天宮一號”作為目標飛行器，首先要配合神舟八號飛船突破交會對接技術；而一旦對接成功，神舟八號飛船?？筷P機，轉由“天宮一號”控制兩個飛行器飛行，這時又要考驗其組合體控制技術。
天宮系列目標飛行器是空間實驗室的一個雛形，無論是“天宮一號”，還是后續(xù)陸續(xù)發(fā)射的載人航天器型號，主要任務都是要驗證空間站的關鍵技術，為將來建造空間站打基礎。

交會對接的“班組長”
在交會對接任務中，天宮一號目標飛行器扮演著一個引導者和指揮管理者的角色，就像一個團隊中的“班組長”，始終掌控著工作進度和進展。當神舟八號飛船進入預定軌道，并開始搜尋和探索“天宮一號”的倩影之時，“天宮一號”就會相應地向對方提供引導信號，告訴對方“我在這里”，并始終給追蹤飛行器提供引導信息。等到雙方終于“敖包相會”，實現(xiàn)對接后，神舟八號飛船就將“大權”上交，安心地?？吭?ldquo;天宮一號”身邊，按照其指令和控制來飛行。
這時，“天宮一號”就義不容辭地承擔起了“班組長”的職責，不僅要控制好自己，還要照顧并控制好神舟八號的狀態(tài)，也就是突破組合體控制技術。
“完成組合體的控制和管理，并非易事。以前衛(wèi)星也好、飛船也好，都是自己管自己，而現(xiàn)在‘天宮’卻不能再獨善其身。”張柏楠解釋道，對接成功后，“天宮一號”要為神舟八號飛船供電，起碼滿足500瓦的供電能力，以補充飛船能源不足的問題，這同時也是對將來空間站整個能源系統(tǒng)統(tǒng)一調配、統(tǒng)一管理技術進行試驗驗證。整個組合體的姿態(tài)和軌道也都要由“天宮一號”來統(tǒng)一控制，控制重量翻了一番，等于從輕裝上陣到負重前行，無論是指令還是遙測，雙方都要重新適應。

試驗長征的“先遣兵”
張柏楠說，俄羅斯禮炮1號到禮炮7號，前后反復試驗，不斷進行空間站技術驗證，并最終完成和平號空間站的建設工作，是個循序漸進的過程。用最小的試驗樣本突破關鍵技術，并獲取最大的實驗成果，這是中國特色的載人航天發(fā)展之路。
這也就意味著，“天宮一號”這位空間站建設的“先遣兵”，無論是從自身裝備還是承擔的任務而言，都非等閑。
“天宮一號”里有很多未來空間站會用到的技術和設備，比如大型控制力矩陀螺。據(jù)張柏楠介紹，飛船短期飛行靠發(fā)動機控制，中型衛(wèi)星靠動量輪控制，而空間站這種大型空間設施則要靠力矩陀螺才能控制。此外，“天宮一號”應用的電池發(fā)電效率高達27%～28%，已經(jīng)跟國際先進水平相差無幾。在信息傳輸上，也改變了以往依賴地面的被動局面，轉而依靠中繼衛(wèi)星實現(xiàn)更快更高效的通訊。
在軌補加技術也是未來空間站的一個關鍵技術，而“天宮一號”將可以實現(xiàn)推進劑在軌補充，其先進的金屬膜殼儲箱未來就可以直接應用于空間站的推進系統(tǒng)之中。

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