马刺 勇士:专家解读“天宫一号”目标飞行器 2011.09.29. BZRXZ zhuantie

专家解读“天宫一号”目标飞行器(图)
2011.09.29.  BZRXZ  zhuantie
2011年08月07日 10:27来源：北京科技报
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天宫一号模型
在对接时，需要两个航天器的轴线在同一条直线上，并且相对速度要接近0。这个难度是非常大的，因为两个航天器的速度都很快。就像是地面的两辆急速飞驰的跑车，要让它们的距离必须一直保持在1米左右，这是非常不容易做到的。
在刚刚过去的2009年的春节文艺晚会上，给人印象最为深刻的节目之一莫过于我国自主研发的“天宫一号”飞行器模型闪亮登场。随着我国航天技术水平的不断提高，太空空间站也逐渐揭开了神秘面纱。
“天宫一号”目标飞行器设计重量为8吨。根据规划，中国将在2010年发射。“天宫一号”实际上是空间实验室的实验版。之后，我国将发射神舟八号。“神八”是一艘无人的神舟飞船，与“天宫一号”进行无人自动对接试验。2015年前，我国将再陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。
中国为什么要耗费大量的人力和财力建造自己的空间站？对这个问题，北京大学地球与空间学院焦维新教授告诉《北京科技报》：“造船是为了建立空间站，建站是为了科学实验，这就是我国自主建立空间站的原因。”飞船在太空飞行一般是在一周左右，它所能进行的科学实验无论是从内容还是时间上都是有限的。只有空间站可以长时间的在太空中运行。这样，我们就可以做各式各样的科学实验，还有进行太空产品的开发研制。”
中国工程院院士张履谦表示，空间站是航天事业发展的一个必然趋势，它代表了一个国家的航天国力。如果我们现在不去掌握这项技术，等到需要使用空间站时再来建造就会落后了。
“‘天宫一号’建成后，可以用来进行科学实验、生产、太空观测、侦察、在太空中储备物质等多种用途。在对地观测方面，当地球上发生地震、海啸或火山喷发等事件时，空间站上的航天员可以及时调整遥感器的各种参数，以获得最佳观测效果。”
除此而外，中国科学技术大学地球和空间科学系胡友秋教授认为，“天宫一号”的建立可以为我国带来很大的经济价值。比如在太空育种方面，就可以培育出很多各种各样的蔬菜，对农业会有很大的好处；在工业方面，还可以制造出在地球上制造不出来的材料；另外，还有导航，比如GPS定位可以大大方便人们的出行，但是如果不借助空间站就无法实施。

未来国家计划航天任务
张履谦院士告诉《北京科技报》，空间实验室的建立，简单来说，就是通过各个宇宙飞船的组装对接而成的。“天宫一号”也是如此，我国在未来计划要发送神州八号、神州九号、神州十号，然后把这三个飞船与“天宫一号”进行组装对接，这就形成了一个小型空间实验室。而要想实现飞船的对接，首先就需要有大型的火箭能够把重量很大的飞行器发送到太空中，还有就是需要具备人们长期在空间站生活的设施，以及解决火箭对接的问题。
焦维新告诉记者，空间实验室就像是一座空间大厦，是在太空轨道上逐步组装起来。当各种部件在地面上设计完成以后，借助大型的运输工具，也就是能够进行大运载的火箭把大的部件送入到太空，这是地面研制技术。还有组装技术，包括比较实用的机器手，因为大的部件是无法靠人使用的，需要使用机器手。
焦维新说，建设“天宫一号”空间实验室最关键的部分就是“空间交会对接”技术。两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，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。实现两个航天器在太空交会对接的系统，称为交会对接系统。
焦维新说：“我国现在还没有实现飞船的空间交会对接功能。‘神八’、‘神九’宇宙飞船正在进行这方面的实验。而我国的空间交会对接技术也是一个逐渐完善的过程。不仅是一次对接，还需要二次对接。在对接时，需要两个航天器的轴线在同一条直线上，并且相对速度要接近0。这个难度是非常大的，因为两个航天器的速度都很快。就像是地面的两辆急速飞驰的跑车，要让它们的距离必须一直保持在1米左右，这是非常不容易做到的。”
焦维新告诉记者：“国际空间站的构造属于横架式结构，也就是说在距离大气层300-400公里以外的空间上有一个大梁，在这个大梁的有些地方可以接太阳能帆板，在一些地方建造各种实验舱。”“天宫一号”也是选择在距离大气层300-400公里以外建立。
我国目前研制的“天宫一号”采用的是两舱结构，分别为实验舱和资源舱。实验舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员的生存条件，用于航天员驻留期间在轨工作和生活，密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
目前，“天宫一号”虽还处于研制阶段，但张履谦院士表示，总体说来，“天宫一号”里的配套设施一般必须包括氧气呼吸装置，废气吸收装置，防止空间的辐射照射装置以及宇航员长期生活具备的各种条件。其中产生动力的推力舱、生活舱、实验、接口等都是空间站上比较重要的装置。
若要在“天宫一号”里工作和生活，还要考虑应对各种紧急突发事件的发生。其中包括氧气装置故障，或控制陀螺失灵，甚至连厕所不能用都能称为是大问题。所以在建造时需要考虑到各种紧急应急措施。像国际空间站，一直都有个联盟号飞船在为它保驾护航，如果空间站出现问题，它可以进行维修，还可以接宇航员回到地球。航天飞机的拉动力系统可以定期为空间站加速，使空间站一直在自己的轨道内运行。如果氧气装置出现了问题，还可以运用制氧的原料自己制氧。
“‘天宫一号’只是我国空间站建设的起步，今后我们会慢慢建设大型的空间实验站，预计大体要花上一二十年的时间，等到2020年预计我国的空间站就可以逐步完成了。”张履谦说到。
从设想变成现实--“天宫”诞生记
2011年09月29日 17:07:46　来源： 新华网


新华网酒泉９月２９日电（记者赵薇、孙彦新）承载着一个古老民族对于太空的渴望，天宫一号目标飞行器２９日晚间驶向太空。那么，“天宫”究竟是如何从设想变为现实的？中国航天科技集团空间实验室系统副总设计师白明生回顾“天宫”诞生之旅，为我们做出解答。
方案：早早确定，没有命名
白明生介绍说，天宫一号的方案早在１９９２年国家制订中国载人航天三步走战略时，就已经确定。
“按照‘三步走’战略，第一步突破载人航天技术，第二步突破交会对接技术，要进行交会对接，就必须研制目标飞行器。实际上，作为载人航天战略的一部分，研制目标飞行器的大方案，在早期规划的时候就已经确定了。”白明生说。
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，天宫一号还没有名字，它被直白地称为“目标飞行器”，缩写是：ＭＢ。
初样：增加摄像机　细节更完善
２００６年，天宫一号进入初样研制阶段。也是在这一年，科研人员赋予它一个具有浓郁中国特色的名字：天宫一号。
白明生说，具体是哪个人想出的这个名字，大家都已经不记得了。“只记得当时这个名字一提出，就立刻得到了团队的认同，它不但具有强烈的中国特色，还与此前的‘神舟’‘嫦娥’相呼应。”
白明生回忆，很多专家都说，“天宫”这个名字，让人感受到有一种真正的空间站雏形的概念蕴含其中，也能令人感受到更庞大的系统的概念。
这一次，目标飞行器的缩写，也从ＭＢ变为ＴＧ。
初样研制阶段，之前制订的大方案并没有太多变化，但在细节上进行了很多完善。比如，增加了一个舱位摄像机。
“为了能更好地看到电源系统帆板展开，我们特别增加了一个摄像机，以便更好地观察帆板情况。”白明生说。
另外，天宫一号的帆板结构也进行了加强。白明生解释说，在发动机点火、入轨时，以及交会对接过程中两个飞行器的触碰，帆板的载荷都会增加。要保证过载条件下帆板正常工作，就必须增强帆板的承受能力。
正样：优化设计让航天生活更舒适
２００９年底，天宫一号在风雪中进入正样研制阶段。
“这一阶段的工作进行的比较顺利，没有发现大的问题。我们主要进行了一些细节上的优化。”白明生说，通过优化设计，天宫一号在重量上积累了一定的余量，这就意味着，“天宫”里可以放置更多的供航天员使用的物品，这让航天员的工作生活更为舒适。
此外，舱内的色彩也进行了调整。“航天员上天后，失重的太空环境，将使人失去方向感。”白明生介绍说，“巧妙运用色彩变换，可以在舱内为航天员营造出天地之间的氛围。”
天宫一号内部采取了考究的颜色设计，地板的颜色呈深赭石色，有“地”的稳重感，舱顶运用了柔和的灰白色，避免了纯白色对视线的刺激，有“天”的轻盈感。“天”“地”之间的过渡色介于两者之间，不同色块的运用，使舱体成为一个独立有序的小世界。同时，阻燃、无毒材料的应用，使航天员的生活更健康。