天宫归来:挥手向星河
“我的意中人是个盖世英雄,有一天他会踩着七彩祥云来接我。”
北京时间2018年4月2日8点15分左右,我国首个目标飞行器“天宫一号”再度穿越大气层,向南太平洋中部飞去。
下降速度越来越快,在灼烧中这个全长10.4米的“大高个”化作点点星火,最终升腾成漫天星河中的一朵祥云。
在轨飞行6年半,共2300多个日夜。与星河共舞的日子里,“天宫一号”不但完成了各项既定任务,还超出原本两年的设计寿命,实际在轨四年半,超期服役并开展多项拓展技术试验:先后与神舟八号、九号、十号飞船进行6次交会对接,首次作为我国的“太空课堂”为全国青少年授课,前后接待了6位航天员……为中国载人航天发展作出了重大贡献。
2016年3月16日,“天宫一号”终止数据服务,以盖世英雄的姿态进入最后的告别时刻。
燃烧吧,最后的烟火
距离地表 100 公里。
这里是“卡门线”。越过这条“界线”,“天宫一号”就穿过了外太空,进入地球大气层。在强大的阻力和剧烈的气动摩擦中,“天空一号”外部的太阳电池板、大型天线等设备开始不断脱落,并在大气层中燃烧灼蚀。
下坠的速度越来越快,距离地表80公里。
气动摩擦和气动热的作用越来越明显。在高温和大气阻力的双重作用之下,“天空一号”的主体开始发生严重的解体:内外部设备分离,解体后的碎片在坠落的过程中被持续烧蚀加热。如果“天空一号”带有燃料,由此引发的爆炸将会进一步加快航天器的解体和燃烧的速度。
北京时间4月2日8点15分左右,隔着12个小时时差的南美正是晚上。有网友用照片清晰拍下了“天宫一号”最后的样子——一团升腾的火焰。
最后,“腾”的一声,那些还未被燃尽的残骸坠入南太平洋中部冰冷的海水中。
此时,距离它在酒泉卫星发射中心的“首秀”已经过去了6年半。
太空竞速,“天宫一号”代表全球第三
天空的另外一头,浩渺无极的宇宙正变得越来越热闹:自人类于1957年发射了第一颗人造地球卫星之后,一场天空竞速就此拉开大幕。时至今日,人类已经发射了近万颗航天器。
其中空间交会对接技术是载人航天的三大基本技术之一。所谓空间交会对接,就是指两个航天器通过协调轨道参数,在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上,通过专门的对接机构,将两个航天器连接成一个整体。
这一技术是世界公认的航天技术瓶颈。全世界至今共有300多次空间交会对接活动,只有美国和俄罗斯掌握了完整的技术。欧洲和日本的转移飞行器分别得到了美国和俄罗斯的技术支持。
1992年,国家制定中国载人航天“三步走”战略时就已确定了“天宫一号”的主要任务就是实现空间交会对接。2002年,在进行了方案论证和审查后,“天宫一号”目标飞行器整个任务方案得到通过。此时,还没有被正式命名的“天宫一号”被代称为“目标飞行器”,缩写:MB。
航天专家赵金才说:“天宫一号并非空间站,而是迷你空间实验室,重在试验交会对接技术,为我国将来建设空间站做重要的技术准备。”
2011年9月20日上午,中国载人航天工程新闻发言人宣布,我国将实施载人航天工程首次空间交会对接任务。
如果天宫一号和神舟八号“深情一吻”成功,中国将成为世界上第三个完整掌握这一技术的国家。
2011年11月3日1时20分,“神八”飞船以每秒0.2米的柔和速度,直线向“天宫一号”前进。
电视屏幕上,“神八”与“天宫”相对速度看似缓慢,但实际上,它们此时正在距地面约343公里的轨道上,以每秒7.9公里的速度绕地球飞行。照这个速度,飞越30米的距离仅需0.004秒。
在如此高速的情况下对接,需要两个航天器的轴线在同一条直线上,且相对速度接近0,如果计算稍有偏差,就可能发生“追尾”事故。
1时29分,天宫一号、神舟八号掠过青海一带。神舟八号对接机构上的3把捕获锁与天宫一号对接机构上的3个卡板器咬合后,实现对接机构捕获。屏幕上,两个圆形的对接机构缓缓旋转紧紧地扣在了一起。
当组合体正掠过甘肃、陕西上空。电视画外音传来:“天宫一号、神舟八号对接机构锁紧,转组合体飞行,交会对接完成!”
这是两个久违恋人的深情拥吻,这一吻,吻出了一场太空之恋,开启了中国载人航天又一历史性的新纪元。
从接触到最后的锁紧,它们用了8分钟。
未来可期:航天产业大蓝图
海水一层层盖过,被大气摩擦而灼热的残壳逐渐冷却。
“天宫一号”结束了旅程,而一场更加浩大的太空之旅才刚刚开始。
2016 年 9 月 15 日 22 时 04 分 09 秒,我国发射天宫二号空间实验室,这也是中国第一个真正意义上的空间实验室。
2016 年 10 月 19 日 3 时 31 分,神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。
基于“天宫一号”和“天宫二号”的优异表现,我国已经取消了原本将发射的“天宫三号”计划,准备直接建造“天宫”空间站,而前不久首次对外曝光的空间站核心舱则是我国载人航天“三步走”战略的第三步——建造空间站的关键起点,这个核心舱一共布了 300 多个传感器,测量 900 多路信号。根据了解,中国空间站整体呈 T 字构型,由一个核心舱和两个实验舱组成,每个舱的重量都在 20 吨以上,它可以同时对接两艘载人飞船(“神舟”号飞船)、一艘货运飞船(“天舟”号飞船)。
等到 2022 年整个空间站投入全面运营之后,其重量将会达到接近 100 吨。
除了星辰大海,那些转向民用的航天技术则将直接扩充人类生活空间的可能。
90年代,在“阿波罗计划”实施后的三十多年里,大量航天军用技术向民用转化,直接或间接推动了美国科技业的繁荣。
“其实,正是由于尖端航天军工高速发展,大量先进技术才被最终普及,造福民众,根据美国阿波罗的经验,航天工程的投入产出比至少是1:14。”一位了解中国航天发展计划的专家曾对记者表述,美国“阿波罗”登月计划耗资250亿美元,共实现3000余项专利技术。美国国家航空航天局将宇航技术中的材料、能源以及通信、控制等技术向民用领域转移,至少获得了520亿美元的利润。
在我国,应用于“天宫一号”的航天润滑油产品已经实现了向民用的转化。中国石化润滑油公司科技开发部主任张春辉博士介绍,多年来长城润滑油已经将其航天技术与标准应用到汽车、家电、纺织、建材、钢铁等诸多民用领域的研发与生产当中。
再如铷原子钟,在“天宫一号”飞行器发射过程中,所有地面测控系统时刻对飞行器进行着定位和定时,以此来计算飞行器的飞行轨迹。为了保证实现运行轨迹与地面操控的精准一致,指控中心、跟踪站以及各个观测站,就需要一个“指挥官”来进行时间的统一协调,那个“指挥官”便是铷原子钟。
有航天业内专家称,“未来铷原子钟、航天润滑油等技术都会向民用技术转化。”
文:金婉霞
编辑:金婉霞
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