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“問天”實驗艙發射成功!中國在太空又創下了一個全球之最

騰訊太空 喬輝

2022年7月24日14時22分22秒,我國“長征五號B”運載火箭在海南文昌發射場發射升空,並取得完美成功!本次搭載的是中國空間站的重要組成部分:“問天”實驗艙。根據官方通報,發射13個小時後,“問天”實驗艙將與“天和”核心艙進行對接,對接後的中國空間站整體呈現“一”字構型組合體。對接大約發生在7月25日凌晨3點到4點,屆時空間站上的三名航天員將進駐實驗艙進行整理工作。

長征五號B運載火箭是在長征五號火箭的基礎上進行改變研製的運載火箭,是中國空間站建設的主力火箭。長征五號B是火箭中的“大力士”,全箭高53.7米,起飛重量837噸,近地軌道運載能力可達25噸。

一、太空中的生物實驗室

問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙三艙組成,是當今世界長度最長,直徑最大的單體載人航天器。整體軸向總長17.9米,最大直徑4.2米。“問天”實驗艙與“天和”核心艙一樣也設置了3個睡眠區、1個衛生區和廚房等設施。

擴容後的空間站能夠支持6名航天員同時在軌工作和生活。當然,作為實驗艙,問天實驗艙的作用主要是作為“太空實驗室”使用,內部安裝有25台實驗櫃,可進行多種學科的實驗。

據介紹,問天實驗艙主要面向空間生命科學研究。配置有生命生態、生物技術和變重力科學等實驗櫃,能夠支持開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、發育、遺傳、衰老等響應機理研究,還能提供0.01g~2g的變重力模擬,支持開展不同重力條件下生物體生長機理的對比研究。

二、問天實驗艙基本參數一覽

三、身手不凡:靈活輕巧的“大小機械臂”

在此前的航天任務中,“天和”核心艙上安裝的大機械臂可謂“明星”般的存在,其肩部設置了三個關節、肘部設置了一個關節、腕部設置了三個關節,一共七個關節。每個關節對應一個自由度,就如同人的手臂一般,具有七自由度的活動能力。大機械臂能夠在空間站表面攀爬,並實現艙外狀態監視。

在此前的一次新聞發布會上,專家表示,問天實驗艙安裝有小機械臂。小機械臂主要有以下幾個特點:

四、百變中國空間站:“一”、“L”、“T”

首先,問天實驗艙對接在“天和”核心艙的前向對接口,空間站整體呈現“一”字構型。

夢天實驗艙發射前1個月,問天實驗艙由前向對接口轉位到側向對接口,那時空間站整體呈現“L”形構型。夢天實驗艙對接“天和”核心艙前向對接口後,後續再轉到另一個側向對接口,那時空間站整體又呈現“T”形構型。

五、“問天”實驗艙和“夢天”實驗艙有什麽區別?

我們知道,中國空間站建設,後續還會發射夢天實驗艙。問天和夢天都是實驗艙,二者有什麽分工上的區別?根據上面我們對問天實驗艙的簡介,問天實驗艙可看作“生物實驗室”,執行生命科學實驗。

夢天實驗艙主要做物理和材料科學實驗,可看作“物理實驗室”,支持開展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎燃燒過程等物質本質規律研究以及超冷原子物理等前沿實驗研究。同時,將建立世界上第一套由氫鍾、銣鍾、光鍾組成的空間冷原子鍾組,構成在太空中頻率穩定度和準確度最高的時間頻率系統,開展引力紅移、精細結構常數測量等前沿的科學研究。

六、長征五號火箭兩兄弟:長五和長五B

長征五號B運載火箭是在長征五號火箭的基礎上,進行改變研製的運載火箭,為我國載人空間站的建設奠定基礎。長征五號B全箭高度53.7米,起飛重量837噸,近地軌道運載能力25噸。

這次發射的長征五號B省去了芯二級,因此高度比長征五號要矮,顯得更加胖了。長征五號B的發射任務主要是在近地軌道,因此不需要二級火箭,隻用一級火箭和四個助推器就能完成任務。

長征五號B的每個助推器上都有兩台火箭發動機,芯級火箭也是兩台發動機,從底部看,共10台發動機。

長征五號B和長征五號一樣,都是採用無毒無汙染的液氧、液氫和煤油作為推進劑。具體來說,芯一級採用的是液氧和液氫作為推進劑,四個助推器均採用液氧和煤油作為推進劑。

我們知道,液氧的沸點是零下183攝氏度,而液氫的沸點更是驚人的零下253攝氏度,僅高於絕對零度20度(絕對溫度為零下273攝氏度),是名副其實的“冰箭”。

處於低溫狀態的液氫和液氧像是難以馴服的怪獸,大型低溫火箭的研發難度是非常高的。當然,氫氧火箭的優點也是非常明顯的,那就是比衝非常高,能夠用更少的火箭燃料把更多的載荷送入太空,無論燃料本身,還是燃燒生成的水蒸氣,都是完全綠色無汙染的。

7月23日,文昌發射場已經給長征五號B進行了煤油的加注,這是因為煤油是常溫燃料,可以提前加注。鑒於液氫和液氧的低溫性質,7月24日上午,發射前夕才開始加注液氧和液氫。我們能看到陣陣白霧從箭體上冒出,那其實是空氣中的水蒸氣遇到低溫產生的水霧,就像冰淇淋表面冒出的白霧道理類似。

七、長征五號和長征五號B各司其職

長征五號主要是用於發射大質量的深空探測器,能夠把14噸的載荷送到地球同步轉移軌道。此前,執行過我國的“嫦娥五號”月球探測器和“天問一號”火星探測器的發射任務。長征五號B則是運送大質量航天器到地球近地軌道,近地軌道的運載能力達25噸,2021年執行過“天和”核心艙的發射任務。

八、“問天”和“天問”分不清?

關心太空的朋友都知道,我國在2020年7月23日發射了“天問一號”火星探測器,“天問一號”探測器由軌道器和火星車組成,目前工作狀態良好,時不時發回關於火星的重大發現。昨天(23日),“天問一號”軌道器還傳回了拍攝的火星一(火星衛星)的高清照片。

“天問”是我國系列深空項目的總稱,除了“天問一號”,後續還有“天問二號”、“天問三號”和“天問四號“。

因此,我們要記住“問天”是中國空間站實驗艙的名稱,“天問”是我國深空探測項目總稱。

九、中國空間站建設還有三次重大發射

問天發射後,中國空間站建設已經進行了8次重大發射。今年年底,中國空間站基本建成還有3次發射,它們分別是:夢天實驗艙發射、天舟五號發射和神舟十五號發射。其中夢天實驗艙和天舟五號還是在海南文昌發射場發射,神舟十五號在酒泉文星發射中心發射。有興趣的朋友,安排好時間,不要錯過觀看現場發射的機會。

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