設(shè)計(jì)師揭秘天宮二號(hào)怎么實(shí)現(xiàn)空中加油？

昨天下午，執(zhí)行神舟十一號(hào)載人飛行任務(wù)的兩名航天員景海鵬、陳冬通過(guò)天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了航天員和航天員支持室、遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診中心、地面支持醫(yī)院四方聯(lián)動(dòng)，打通了天地協(xié)同遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診所需的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，驗(yàn)證了我國(guó)首個(gè)天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)，預(yù)示著我國(guó)航天員中長(zhǎng)期在軌飛行醫(yī)學(xué)保障能力得到顯著提高。

“我是曙光醫(yī)生，請(qǐng)按照手冊(cè)開始常規(guī)醫(yī)學(xué)檢查和無(wú)創(chuàng)心功能檢查。”“我是會(huì)診醫(yī)生，常規(guī)醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)和無(wú)創(chuàng)心功能檢查數(shù)據(jù)完整有效。”“視頻話音傳輸清晰。”……昨天下午，北京航天城內(nèi)的航天員與空間應(yīng)用支持室科研人員嚴(yán)陣以待，大屏幕上清晰地顯示著航天員中心遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)支持中心、地面醫(yī)院遠(yuǎn)程會(huì)診中心、航天員在軌畫面和航天員實(shí)時(shí)生理參數(shù)，口令和數(shù)據(jù)在天地間往返。

據(jù)中國(guó)航天員中心航天員醫(yī)監(jiān)醫(yī)保研究室主任吳斌介紹，景海鵬、陳冬在地面訓(xùn)練中，已經(jīng)熟練掌握止血、清創(chuàng)和包扎換藥等基本醫(yī)療技能，心肺復(fù)蘇，捶擊復(fù)律等自救互救技能。

面對(duì)未來(lái)空間站任務(wù)，航天員在軌駐留時(shí)間延長(zhǎng)，針對(duì)臨床疾病發(fā)生概率將會(huì)提高，對(duì)航天員在軌診斷和醫(yī)學(xué)保障提出了更高要求。為此，在此次任務(wù)中，航天員中心牽頭組建了天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)，該系統(tǒng)以遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)支持中心為樞紐，連接天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、航天員支持室和地面支持醫(yī)院，可以及時(shí)開展天地協(xié)同醫(yī)學(xué)問(wèn)題專家會(huì)診。

“我們組織進(jìn)行了視頻圖像下傳測(cè)試，常規(guī)醫(yī)學(xué)檢查和無(wú)創(chuàng)心功能檢查的醫(yī)療數(shù)據(jù)下傳驗(yàn)證，結(jié)果顯示話音圖像清晰、醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)完整，證明了天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)鏈路已經(jīng)調(diào)通，具備實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程會(huì)診能力。”吳斌介紹，一般情況下航天員在軌診療由醫(yī)監(jiān)醫(yī)生即時(shí)處理，當(dāng)病情復(fù)雜難以診斷時(shí)，就需要借助地面支持醫(yī)院的臨床專家進(jìn)行會(huì)診，對(duì)疾病診斷和處理提出建議，交由航天員中心進(jìn)行決策處理。

吳斌說(shuō)，通過(guò)判讀昨天下傳的生理參數(shù)，景海鵬、陳冬身體狀況一切正常。后續(xù)幾天內(nèi)，還將開展模擬醫(yī)學(xué)問(wèn)題天地協(xié)同會(huì)診驗(yàn)證。

問(wèn)題1

航天員如何躲避變臉的太陽(yáng)?

成功對(duì)接后，兩名航天員將正式“入宮”，進(jìn)行空間實(shí)驗(yàn)。這一個(gè)多月的時(shí)間里，宇航員要直面隨時(shí)會(huì)變臉的太陽(yáng)，萬(wàn)一太陽(yáng)突然發(fā)怒了，航天員怎么辦?對(duì)航天員而言，面對(duì)瞬息萬(wàn)變的太陽(yáng)，最大的威脅要數(shù)太陽(yáng)質(zhì)子事件了。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心專家介紹，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)暴發(fā)生時(shí)會(huì)釋放出大量高能量的帶電粒子，它們最快十幾分鐘就可以到達(dá)地球，使地球周圍的高能帶電粒子數(shù)量增加數(shù)千倍，甚至上萬(wàn)倍。由于在這些粒子中，質(zhì)子占了總粒子數(shù)的90%以上，因此被稱為太陽(yáng)質(zhì)子事件。

當(dāng)高能粒子到達(dá)航天器，其產(chǎn)生的高能粒子流與地面放射性物質(zhì)發(fā)出的射線一樣，具有致命的放射性。它們能夠穿透航天服和太空艙，引起航天員身體器官的物理?yè)p傷。

在載人航天任務(wù)中，航天員接受的輻射劑量是需要受到嚴(yán)格的控制的。在低劑量輻照的情況下，高能粒子可能誘導(dǎo)人體細(xì)胞產(chǎn)生變異，變異細(xì)胞可以發(fā)生遺傳變化或?qū)е掳┳兊葒?yán)重后果。而高劑量的高能粒子輻射會(huì)引起皮膚、骨髓等器官的急性損傷，比如引起白內(nèi)障，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜吧６?yáng)質(zhì)子事件正是航天員在空間環(huán)境中面臨的最危險(xiǎn)因素。

為了保障在軌航天員免受高能粒子輻射的嚴(yán)重影響，載人航天任務(wù)實(shí)施過(guò)程中采取了大量的輻射防護(hù)措施，包括對(duì)太陽(yáng)質(zhì)子事件進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，制定各種情況下飛行計(jì)劃與操作預(yù)案，在航天器中建造專門的輻射避難裝置等等，以使航天員受到的輻射盡可能地降低到安全程度。

問(wèn)題2

天宮二號(hào)怎么實(shí)現(xiàn)空中加油?

除了神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接，明年，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室還將與天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，驗(yàn)證推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)。而這項(xiàng)技術(shù)也是后續(xù)我國(guó)建造空間站最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。

天宮二號(hào)要進(jìn)行的推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗(yàn)，就是通過(guò)天舟貨運(yùn)飛船向太空中天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室運(yùn)送和加注推進(jìn)劑。

航天科技集團(tuán)五院天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室總設(shè)計(jì)師朱樅鵬介紹說(shuō)，補(bǔ)加就是說(shuō)把貨運(yùn)飛船帶上去的推進(jìn)劑通過(guò)管路輸送到天宮二號(hào)，將來(lái)就是空間站，就是類似于加油，把油從貨運(yùn)飛船加到空間實(shí)驗(yàn)室。

未來(lái)我國(guó)的空間站在太空運(yùn)行，因?yàn)闀?huì)受到空氣阻力的影響，空間站的軌道高度會(huì)緩慢下降，所以為了要保持原有的高度，就必須消耗燃料推動(dòng)空間站上升，這就需要地面發(fā)射貨運(yùn)飛船為空間站進(jìn)行燃料補(bǔ)充。天宮二號(hào)正是要驗(yàn)證這樣的技術(shù)。

兩個(gè)航天器之間要通過(guò)浮動(dòng)斷接器實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑補(bǔ)加管路的連接。通過(guò)“天宮二號(hào)”的壓氣機(jī)把儲(chǔ)物箱里面的高壓氣體，再回收到氣瓶里，建立貨運(yùn)飛船和“天宮二號(hào)”之間補(bǔ)加系統(tǒng)的壓差。之后把這個(gè)貨運(yùn)飛行船攜帶的推進(jìn)劑通過(guò)管道再輸送到“天宮二號(hào)”飛行實(shí)驗(yàn)室。

利用壓力差把液體燃料輸送到儲(chǔ)箱里的過(guò)程，看起來(lái)和地面加油差不多，但是要真正實(shí)現(xiàn)起來(lái)，卻并不容易。

由于這些技術(shù)在地面沒(méi)有辦法模擬實(shí)現(xiàn)，所以必須要在太空環(huán)境中實(shí)際操作，才能夠檢驗(yàn)技術(shù)的可靠性。而這也賦予了天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室更艱巨的任務(wù)。因?yàn)榭臻g站將來(lái)要在軌飛行十年以上。它的推進(jìn)劑必須要通過(guò)貨運(yùn)飛船補(bǔ)加，所以這項(xiàng)技術(shù)必須要突破。

問(wèn)題3

此次對(duì)接較以前有何不同?

1.軌道高度增至393公里

天宮二號(hào)與神舟十一號(hào)交會(huì)對(duì)接在距離地面393公里的軌道上進(jìn)行，這比我國(guó)之前交會(huì)對(duì)接的軌道高了50公里，與未來(lái)我國(guó)空間站運(yùn)行的軌道高度基本相同。為此，飛控工作人員會(huì)對(duì)軌道控制策略和飛行程序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，指令的發(fā)送時(shí)間和飛船返回軌道設(shè)計(jì)等都較以前有所不同。

2.神舟被動(dòng)變主動(dòng)

在以前的交會(huì)對(duì)接中，兩個(gè)航天器距離約120米距離時(shí)，作為目標(biāo)飛行器的“天宮”交會(huì)測(cè)量設(shè)備會(huì)主動(dòng)發(fā)光，供神舟飛船測(cè)量成像。而在此次任務(wù)中，神舟飛船變被動(dòng)為主動(dòng)，由神舟十一號(hào)主動(dòng)發(fā)光，天宮二號(hào)來(lái)“反射”，神舟十一號(hào)主動(dòng)捕獲天宮二號(hào)。這種改變有兩個(gè)好處。首先，天宮被動(dòng)式反射光，對(duì)太陽(yáng)光的干擾抑制能力更強(qiáng)，飛船獲得的圖像更清晰，更利于對(duì)接。另外，主動(dòng)發(fā)光需要供電，對(duì)航天器壽命有一定影響，被動(dòng)式反射的話就不存在這個(gè)問(wèn)題，符合未來(lái)空間站對(duì)長(zhǎng)壽命的要求。

3.捕獲時(shí)間縮短至一秒

由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院研制的“對(duì)接天眼”——光學(xué)成像敏感器實(shí)現(xiàn)了全新升級(jí)——在太陽(yáng)雜光抑制能力、識(shí)別目標(biāo)敏感器上有了大幅提升，敏感器首次捕獲時(shí)間也由原來(lái)的約十秒縮短至不到一秒，有助于更好地保障交會(huì)對(duì)接。