天宮歸來:揮手向星河
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「我的意中人是個蓋世英雄,有一天他會踩著七彩祥雲來接我。」
北京時間2018年4月2日8點15分左右,我國首個目標飛行器「天宮一號」再度穿越大氣層,向南太平洋中部飛去。
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下降速度越來越快,在灼燒中這個全長10.4米的「大高個」化作點點星火,最終升騰成漫天星河中的一朵祥雲。
在軌飛行6年半,共2300多個日夜。與星河共舞的日子裡,「天宮一號」不但完成了各項既定任務,還超出原本兩年的設計壽命,實際在軌四年半,超期服役並開展多項拓展技術試驗:先後與神舟八號、九號、十號飛船進行6次交會對接,首次作為我國的「太空課堂」為全國青少年授課,前後接待了6位航天員……為中國載人航天發展作出了重大貢獻。
2016年3月16日,「天宮一號」終止數據服務,以蓋世英雄的姿態進入最後的告別時刻。
燃燒吧,最後的煙火
距離地表 100 公里。
這裡是「卡門線」。越過這條「界線」,「天宮一號」就穿過了外太空,進入地球大氣層。在強大的阻力和劇烈的氣動摩擦中,「天空一號」外部的太陽電池板、大型天線等設備開始不斷脫落,並在大氣層中燃燒灼蝕。
下墜的速度越來越快,距離地表80公里。
氣動摩擦和氣動熱的作用越來越明顯。在高溫和大氣阻力的雙重作用之下,「天空一號」的主體開始發生嚴重的解體:內外部設備分離,解體後的碎片在墜落的過程中被持續燒蝕加熱。如果「天空一號」帶有燃料,由此引發的爆炸將會進一步加快航天器的解體和燃燒的速度。
北京時間4月2日8點15分左右,隔著12個小時時差的南美正是晚上。有網友用照片清晰拍下了「天宮一號」最後的樣子——一團升騰的火焰。
最後,「騰」的一聲,那些還未被燃盡的殘骸墜入南太平洋中部冰冷的海水中。
此時,距離它在酒泉衛星發射中心的「首秀」已經過去了6年半。
太空競速,「天宮一號」代表全球第三
天空的另外一頭,浩渺無極的宇宙正變得越來越熱鬧:自人類於1957年發射了第一顆人造地球衛星之後,一場天空競速就此拉開大幕。時至今日,人類已經發射了近萬顆航天器。
其中空間交會對接技術是載人航天的三大基本技術之一。所謂空間交會對接,就是指兩個航天器通過協調軌道參數,在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎上,通過專門的對接機構,將兩個航天器連接成一個整體。
這一技術是世界公認的航天技術瓶頸。全世界至今共有300多次空間交會對接活動,只有美國和俄羅斯掌握了完整的技術。歐洲和日本的轉移飛行器分別得到了美國和俄羅斯的技術支持。
1992年,國家制定中國載人航天「三步走」戰略時就已確定了「天宮一號」的主要任務就是實現空間交會對接。2002年,在進行了方案論證和審查後,「天宮一號」目標飛行器整個任務方案得到通過。此時,還沒有被正式命名的「天宮一號」被代稱為「目標飛行器」,縮寫:MB。
航天專家趙金才說:「天宮一號並非空間站,而是迷你空間實驗室,重在試驗交會對接技術,為我國將來建設空間站做重要的技術準備。」
2011年9月20日上午,中國載人航天工程新聞發言人宣布,我國將實施載人航天工程首次空間交會對接任務。
如果天宮一號和神舟八號「深情一吻」成功,中國將成為世界上第三個完整掌握這一技術的國家。
2011年11月3日1時20分,「神八」飛船以每秒0.2米的柔和速度,直線向「天宮一號」前進。
電視屏幕上,「神八」與「天宮」相對速度看似緩慢,但實際上,它們此時正在距地面約343公里的軌道上,以每秒7.9公里的速度繞地球飛行。照這個速度,飛越30米的距離僅需0.004秒。
在如此高速的情況下對接,需要兩個航天器的軸線在同一條直線上,且相對速度接近0,如果計算稍有偏差,就可能發生「追尾」事故。
1時29分,天宮一號、神舟八號掠過青海一帶。神舟八號對接機構上的3把捕獲鎖與天宮一號對接機構上的3個卡板器咬合後,實現對接機構捕獲。屏幕上,兩個圓形的對接機構緩緩旋轉緊緊地扣在了一起。
當組合體正掠過甘肅、陝西上空。電視畫外音傳來:「天宮一號、神舟八號對接機構鎖緊,轉組合體飛行,交會對接完成!」
這是兩個久違戀人的深情擁吻,這一吻,吻出了一場太空之戀,開啟了中國載人航天又一歷史性的新紀元。
從接觸到最後的鎖緊,它們用了8分鐘。
未來可期:航天產業大藍圖
海水一層層蓋過,被大氣摩擦而灼熱的殘殼逐漸冷卻。
「天宮一號」結束了旅程,而一場更加浩大的太空之旅才剛剛開始。
2016 年 9 月 15 日 22 時 04 分 09 秒,我國發射天宮二號空間實驗室,這也是中國第一個真正意義上的空間實驗室。
2016 年 10 月 19 日 3 時 31 分,神舟十一號飛船與天宮二號自動交會對接成功。
基於「天宮一號」和「天宮二號」的優異表現,我國已經取消了原本將發射的「天宮三號」計劃,準備直接建造「天宮」空間站,而前不久首次對外曝光的空間站核心艙則是我國載人航天「三步走」戰略的第三步——建造空間站的關鍵起點,這個核心艙一共布了 300 多個感測器,測量 900 多路信號。根據了解,中國空間站整體呈 T 字構型,由一個核心艙和兩個實驗艙組成,每個艙的重量都在 20 噸以上,它可以同時對接兩艘載人飛船(「神舟」號飛船)、一艘貨運飛船(「天舟」號飛船)。
等到 2022 年整個空間站投入全面運營之後,其重量將會達到接近 100 噸。
除了星辰大海,那些轉向民用的航天技術則將直接擴充人類生活空間的可能。
90年代,在「阿波羅計劃」實施後的三十多年裡,大量航天軍用技術向民用轉化,直接或間接推動了美國科技業的繁榮。
「其實,正是由於尖端航天軍工高速發展,大量先進技術才被最終普及,造福民眾,根據美國阿波羅的經驗,航天工程的投入產出比至少是1:14。」一位了解中國航天發展計劃的專家曾對記者表述,美國「阿波羅」登月計劃耗資250億美元,共實現3000餘項專利技術。美國國家航空航天局將宇航技術中的材料、能源以及通信、控制等技術向民用領域轉移,至少獲得了520億美元的利潤。
在我國,應用於「天宮一號」的航天潤滑油產品已經實現了向民用的轉化。中國石化潤滑油公司科技開發部主任張春輝博士介紹,多年來長城潤滑油已經將其航天技術與標準應用到汽車、家電、紡織、建材、鋼鐵等諸多民用領域的研發與生產當中。
再如銣原子鐘,在「天宮一號」飛行器發射過程中,所有地面測控系統時刻對飛行器進行著定位和定時,以此來計算飛行器的飛行軌跡。為了保證實現運行軌跡與地面操控的精準一致,指控中心、跟蹤站以及各個觀測站,就需要一個「指揮官」來進行時間的統一協調,那個「指揮官」便是銣原子鐘。
有航天業內專家稱,「未來銣原子鐘、航天潤滑油等技術都會向民用技術轉化。」
綜合編輯:蘆溪新視界
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