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梦天实验舱发射成功中国空间站建造收官之

发布时间:2022/11/24 0:07:38   

■余娜

10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。梦天实验舱是组成中国空间站基本构型的三个舱段之一,随着梦天实验舱发射入轨与天和,核心舱交会对接并完成转位,中国空间站将形成三舱“T”字基本构型。

伴随空间站在轨建造的完成,中国空间站将进入为期10年以上的应用与发展阶段。中国载人航天工程办公室主任郝淳透露,在空间站应用与发展阶段,计划每年发射两艘载人飞船和两艘货运飞船。航天员将长期在轨驻留,开展空间科学实验和技术实验,同时对空间站进行照料和维护。

年10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。新华社记者胡智轩摄

提供舒适乘坐环境

作为专门为中国空间站建设而研制的新型运载火箭,长征五号B运载火箭是我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭,已圆满完成了天和核心舱和问天实验舱的发射任务。

据航天科技集团一院总体设计部总体室副主任李平岐介绍,长征五号B充分继承了长征五号的研制基础,突破了低温火箭“零窗口”发射、大推力直接入轨、大直径舱箭分离、20.5米长整流罩等4大关键技术,将我国低轨运载能力由8.6吨提升到25吨,为中国空间站建造奠定了基础。

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,起飞重量约吨,起飞推力约吨,近地轨道运载能力达到25吨级。由于梦天实验舱和天和核心舱要通过交会对接,在轨进行组装,所以要求火箭以更高的发射和飞行可靠性实现准点发射、准确入轨,将梦天舱准确送入与核心舱共面、共轨的转移轨道。

长五火箭副总设计师黄兵介绍,为满足空间站大舱段发射任务要求,长五B火箭突破了多项关键技术,其中包括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”。设计团队开展了适应发射要求的射前流程优化改进,可有充足的时间来应对可能出现的问题。

我国空间站的三个舱段重量均超过22吨,其中梦天实验舱是我国迄今为止重量最大的载荷,约为23.3吨。长五B火箭是发射空间站舱段的最佳选择。点火后,火箭依靠更先进的制导技术不断调整弹道,直奔空间站。“就好比投出去的篮球能按照篮筐位置、球场风速、气流和温度等的变化,不断修正自己的前进轨迹,直奔篮筐而去。”科普专家钱航分析。

长五B火箭就像太空列车,在梦天实验舱前往太空的旅程中,提供了诸多服务和保护。火箭拥有目前我国最长最大的整流罩,长度达到20.5米、直径5.2米,容积超过立方米。如此宽敞的空间,也是为了发射空间站舱段而量身打造的。再加上优化的布局设计,梦天实验舱的乘坐环境可谓宽敞舒适。

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、气动加热及声振等有害环境的影响。整流罩的规模增大后,为了保证运载效率,结构的刚度会随之减少,而刚度是影响分离能源设计、分离包络设计的关键要素,如何准确模拟飞行及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所面临的技术难题。

在研制团队经过多方案比较后,最终确定了分离方案,通过大量的仿真分析、预示,对整流罩分离方案进行评估,并多次开展了整流罩分离试验,有效验证了设计正确性和各系统接口协调性。

“针对此次任务,在整流罩生产初期,研制团队采用了三维视觉扫描等技术,对整流罩以及实验舱的尺寸进行了精准仿真,反复详细校核,确认了关键位置的安全间隙,确保在飞行、分离的过程中,梦天舱享有足够的空间,不会在飞行过程中贴近整流罩。”长五B火箭总体副主任设计师王乾介绍。

多种黑科技齐发力

由航天科技集团研制的梦天实验舱作为天宫空间站第三个20吨级大型舱段,是我国空间站T字构型组合体的最后一个部分,该舱段聚焦高价值的在轨科研,将与空间站其他两舱实现控制、能源、信息、环境等功能的并网管理,共同支持空间站开展更大规模的空间研究实验和新技术试验,是天宫空间站得以实现空间科学实验工作的关键核心载体。

“梦天”对接之后,在完成在轨测试后,要完成转位对接,完成“T”字构型,因而在地面,生产出平稳可靠的转位机构至关重要。此外,为了保证实际发射过程中舱体结构和设备功能的完好、入轨后舱体内外功能的正常运行,要在地面模拟“梦天”进行发射过程和入轨运行阶段可能经受的振动、噪声、复杂空间环境。

由航天科技集团八院厂生产、总装的转位机构在梦天舱进行转位对接过程中发挥着重要作用,公斤的转臂通过两个关节驱动机构,平稳带动23吨的梦天实验舱顺利转身。

由航天科技集团五院研制的“惊天”——立方米高声强混响室和“动地”——吨振动台,模拟实现了发射时可能出现的声响和振动情况,考核了“梦天”发射时抗振动干扰和承受高声强噪声环境的能力。

值得

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