中国天宫二号到底多厉害?竟然拥有全球两大最尖端科技!

稿件来源:https://www.toutiao.com/a6881464975727002116/

竟然拥有全球两大最尖端科技,中国天宫二号到底多厉害?

天宫一号(空间实验室实验版)

天宫一号是中国第一个目标飞行器,于2011年9月29日21时16分03秒在酒泉卫星发射中心发射,飞行器全长10.4米,最大直径3.35米,质量8.5吨,由实验舱和资源舱构成。天宫一号绕地球一圈的运行时间约为90分钟。

a2ec8b9d34ff

天宫一号的发射标志着中国迈入中国航天”三步走”战略的第二步第二阶段。

所谓“中国航天三步走”:是在1992年9月,中央决策实施载人航天工程并确定了我国载人航天“三步走”的发展战略:

第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程并开展空间应用实验;

第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的短期有人照料的空间应用问题;

第三步,建造空间站,解决有较大规模的长期有人照料的空间应用问题。

fac30043a794

如果三步走计划顺利完成,中国最终要建设一个基本型空间站。后面我国会在海南文昌新建一个继酒泉、太原、西昌之后的第四个航天发射场,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。

天宫一号完成了两次对接:第一次:2011年11月3日凌晨实现与神舟八号飞船的对接任务。第二次:2012年6月18日下午(14时14分)与神舟九号对接成功。第三次:在2013年6月13日13时18分神舟十号与天宫一号完成自动交会对接。

天宫一号目标飞行器在2016年3月16日正式终止数据服务,全面完成了其历史使命,并于2018年4月2日8时15分再入大气层,落区位于南太平洋中部区域。天宫一号在指令控制下坠落地球,或在大气层烧尽,落区位于南太平洋中部区域,不会成为太空垃圾,也不会危及地面。

03e54d4de8e5

天宫二号(空间实验室正式版)

天宫二号空间实验室,是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室,用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间试验。

如果说”天宫一号”是空间实验室的实验版,那么天宫二号就是空间实验室的正式版,

天宫二号的目的:主要是开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。打造中国第一个真正意义上的空间实验室,在发射时释放伴飞小卫星。未来的天舟一号货运飞船与”天宫二号”对接。

a6742d16376f

天宫二号空间实验室的取得的成就:1)在2016年9月15日发射入轨,先后与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船完成了4次交会对接;2)天宫二号成功支持2名航天员在轨工作生活了30天;3)突破性掌握了航天员中期驻留、推进剂在轨补加等一系列关键技术,并在超期服役的300多天里,完成多项拓展试验;

2019年7月19日21时06分天宫二号空间实验室受控离轨再入大气层,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。

天宫二号内部结构:首先是主体部分,实际舱体最大直径3.35米,形状看上去构造比较简单,是一个圆柱体。天宫二号的内部装置,舱内携带着国际首个专用的高灵敏度伽马射线暴偏振测量仪器,以及在失重环境下,便于宇航员行动的把手、宇航员操作台、显示屏等相关的高科技设施。

2be04d2a08e1

其次,天宫二号对载人宜居环境进行了优化设计,改善了就餐和睡眠环境,增加了锻炼设备和娱乐设施,实际上,空间实验室即是工作的场所也是能够休息温馨的家,可以使航天员30天的天宫生活更加舒适、更加便利、生活更丰富多彩;

天宫二号同时搭建了由机、电、液等部件组成的液体回路验证系统,以及机械臂操作试验终端等,开展在轨维修试验,将为后续空间站在轨维修设计积累经验。

再次,天宫二号配置有卫星特制的太阳帆板,原版太阳帆板展开后翼展宽度约18.4米,是一种特殊材质的聚合板,能为行驶的天宫二号提供太阳能蓄电,减少自身资源的消耗。

f84606804d1a

此外,天宫二号太空实验室配置了特别定制的高性能航天“数码相机”,它安装在天宫二号对地观测面的“肚子”上,能够实现跟随天宫二号的飞行角度变化从多个方位对地成像。

“数码相机”具有信噪比高的特点,对于地面分辨率能够达到100米,所看到的地表景物细节非常精细。这些新型的探测图像将可广泛应用于气象预报、大气探测、气候变化、农业生产、海洋灾害预防、航海安全保障等多种领域。

天宫二号的真正目的:实现完成一个小型空间实验室,旨在解决一定规模、短期有人照料的空间应用问题,具备开展各种工作和试验的条件。

aebe2d0ff9a0

天宫二号空间实验室装载了空间冷原子钟等14个空间应用载荷,这些应用项目大都代表着相关科学技术领域的国际先进水平,有望取得一批重大应用成果,这将有力促进我国空间科学和应用技术发展,引领相关领域科技进步,加快推进创新驱动发展战略的实施。

天宫二号厉害之处:

厉害之处一:天宫二号装载了世界第一台空间冷原子钟(利用激光冷却的原子制造的冷原子钟,能够使时间测量精度进一步提高),有望实现10-16秒量级的超高精度,并将目前人类在太空的时间计量精度提高1到2个数量级,意味着冷原子钟运行大约3000万年才产生1秒的误差,这是在该领域值得中国人自豪的全球领先水平。

854c3aa7af50

厉害之处二:天宫二号装载了伽玛暴偏振探测仪。伽玛暴偏振探测仪(POLAR),由我国和欧空局的有关科研机构联合研制,是世界上首台高灵敏度测量伽玛暴偏振的专用设备,将为研究伽玛暴提供重要手段

通过对伽玛暴和太阳耀斑进行高灵敏度偏振观测,有助于进一步了解伽玛暴的本质,进一步开展宇宙结构、起源和演化方面的研究,这台载荷将填补当前伽玛暴观测中高灵敏度偏振测量手段的空白(伽玛暴:是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强,随后又迅速减弱的现象,持续时间在0.1-1000秒,辐射主要集中在0.1-100 MeV的能段。伽玛暴发现于1967年。)。

4164e2274784

厉害之处三:1)装载了宽波段成像光谱仪;2)装载了三维成像微波高度计;3)装载了紫外临边成像光谱仪等新一代对地观测遥感仪器和地球科学研究仪器:这些载荷的应用,将会提高我国在全球气候变化研究、大气污染和大气成分监测等领域的技术水平。

厉害之处四:配置了培养箱。在天宫二号上配置及设计了一个温度适宜、光照可控的迷你培养箱。可以实现从种下的种子,一直到收获种子的整个过程。之前的太空植物培养实验周期都不会超过20天,而且只能展开幼苗阶段的实验,而这次是我国首次在空间完成“从种子到种子”全过程的空间植物培养实验。

3bace23b662f

此外,天宫二号还将开展多项新型材料的制备试验,及流体物理等基础科学领域的空间实验,还将释放一颗伴随卫星,与天宫二号伴飞开展联合试验。

天宫二号的成就及意义

一、天宫二号对接神舟十一号飞船:全面检验及证明了中国航天器交会对接技术,重要的是标志着中国人已全面破解及掌握了曾经被苏美垄断50年的最尖端技术。中国甚至还是全球第二个能实现空间授课的国家,这项技术需要天链通信,目前只有美国和中国能够做到。

二、空间站能多人长期驻留:景海鹏和陈冬在空间站生活了33天,创造中国载人航天最长纪录,标志着中国有能力制造航天员长期驻留的空间站。

9e9dc24358f8

三、空间站对接了天舟一号:天舟一号是中国首个货运飞船,天舟一号完成对接是我国空间实验室任务的非常重要的收官之战,中国首个货运飞船对接成功,意味着中国人掌握了未来空间站长期稳定货运技术。

四、在轨燃料补加:也就是所谓太空加油。这项技术由天舟一号完成,这意味着中国在未来天宫空间站长期在轨飞行的燃料补给技术已经成熟。

五、完成14项高水平空间实验:最令人关注的空间冷原子钟实验是世界首次,特别是量子通讯实验是中国近些年完成的重大技术突破,此外,还有生物实验等。

d132ce09df8f

六、空间站完成机械臂实验:天宫二号进行了我国首次测试。

机械臂是中国未来搭建空间站、舱外维修和搬运、航天器交会对接的一个必备神器。实验中的机械臂要求做到质量轻、强度高、高自由度、功能复杂等一系列苛刻要求。

七、采用先进的模块化系统设计。假如空间站出现技术故障问题时,可以快速更换和在轨维修,这也是中国航天技术的一大重要突破。

八、空间站的伴飞卫星和天链技术已经成熟。中国设计的覆盖全球的天链通信能在任何时间实现天地无障碍通信,目前只有中国和美国具备这项尖端技术。因此,中国航天员可以在空间站看《新闻联播》。

2e5603a23e13

九、完成国际合作:中国的空间站携带国际首个专用的高灵敏度伽马射线暴偏振测量仪器,中国与瑞士的合作项目,可见,在航天领域中国敞开了国际合作的大门。

十、中国空间站建设加速:比如超期服役的天宫一号和天宫二号助力我国已提前掌握了制造建设未来天宫空间站的相关技术,原计划的天宫三号被取消。

天宫二号在轨运行2年多来,对地观测取得了丰硕成果。截至目前,中国载人航天工程空间应用系统共分发地球观测载荷等数据产品37TB,支撑了70余个相关项目研究。宫二号上实现了多项新技术体制和关键技术的突破与验证,相关技术成果已转化转移至海洋水色卫星、海洋动力卫星、风云降水测量卫星、风云气象卫星等业务应用。这些新技术体制的采用、设备功能性能的大幅提升,使得对地观测的应用广度和深度不断延伸。

a5e938ec769b

天宫二号空间实验室2019年7月19日21时06分在地面指挥人员的指令下受控离轨,主体在大气层中烧毁,少量残骸落入南太平洋预定海域。

相比天宫一号目标飞行器,属于无控再入大气层。而天宫二号采取受控方式离轨,这是继天舟一号货运飞船后,我国第二次实施航天器受控离轨。受控离轨的目的:为了消除未来天宫二号对太空和地面环境可能造成的威胁。

为何采取受控离轨?

add0e7378c22

由于天宫二号超期服役时间不断增加,在轨可靠性会有所下降,一旦出现在轨异常,处于近地轨道失控状态的天宫二号,就会出现逐渐下落。而坠入大气层后,一些高熔点材料有可能不能完全烧毁,并且少量残骸会还落到地面,危及到地面人员的安全。

目前,在地球周围,直径大于10厘米的空间碎片已超过2万个,10厘米以上的空间碎片撞击到航天器,都将是灭顶之灾。因此,太空中遍布着很多太空垃圾,经常让航天器不得不变道、避开障碍物,所以,主动销毁航天器已成为国际共识。

航天器陨落目的地有什么讲法呢?

26779673c857

航天器残骸必须落入指定地点,即所谓的“航天器坟场”。比如天宫二号残骸与天宫一号、天舟一号相同,都是落入南太平洋。

根据中国载人航天工程办公室消息,天宫二号剩余的少量残骸,都将落入西经160度~90度、南纬30度~45度范围内南太平洋预定安全海域。

落入这个区域是国际通行做法。通常运行在近地轨道的大型航天器退役后,各国通行方案都是让航天器受控坠落到南太平洋深海区。这个区域四面与陆地距离都超过2000公里,重要的是这片区域几乎没有人类活动,由于受到洋流影响,海洋生物也很少,因此不会对生态造成太大破坏,所以被称为“航天器坟场”。

d16dff7a9ffa

根据统计,近50多年来,大约有15000吨以上的航天器残骸落回到地球,从未发生过伤害人口密集地区的居民的事件。根据NASA统计数据显示,仅仅2014年就有超过600个失效卫星、废弃火箭末级和其他碎片进入到地球大气,总质量超过了100吨,但从没收到人员伤害或财产损失的报告。

在历史上,曾经有过航天器残骸坠落大地就是1979年美国的“天空实验室1号”陨落大地,但最后陨落的指定位置和预测偏离的比较远。美国航天局原计划是降落在南非开普敦以南1300公里的海洋中,但碎片最终陨落至南印度洋海面和澳大利亚西部沙漠地区。并且“天空实验室1号”是以部分可控的方式陨落的,因此,完全受控进入的航天器,能够做到更加精准地坠落到安全地区。

5b4635c9f989

在航天器发射方面,根据统计,自2000年以来,全世界共计1200多次航天发射的成功率大约为94.3%。毕竟航天发射是一项高风险活动。中国承担天宫二号空间实验室发射任务的长征二号F T2火箭,质量非常可靠,曾成功实施了11次发射任务,实现了连战连捷。收入如此,中国仍然始终以“从零开始”的态度,严格按程序、按规范加强全过程质量控制,确保飞行产品研制质量。

载人航天是当今全球科技领域中系统最复杂、科技最密集、创新最活跃的顶尖科技,它涵盖了力学、天文学、地球科学、航天医学、空间科学等众多科学领域,涉及到系统工程、自动控制、计算机、航天动力、通信、遥感、新能源、新材料、微电子、光电子等工程技术。

5c13003f9f7f

中国载人航天工程自1992年实施以来,在组织实施12次航天飞行任务、突破和掌握一系列核心关键技术的过程中,取得了近千项国家级发明专利,推进了我国航天基础设施建设,使我国航天科技产业实现了跨越发展。​

20多年来,中国载人航天有2000余项技术成果被广泛应用于国民经济各个行业,据有关研究机构测算,投入产出比在1:10到1:12之间。载人航天还带动了原材料、微电子、机械制造、化工、冶金、纺织、通信等方面的技术创新、工艺创新和产业提升,拓展了科技成果向现实生产力转化渠道,为高科技产业发展注入了动力和活力。

天宫二号获得的荣誉

d28525ab7c43

美国《时代》周刊评选出2016年度世界25项最佳发明,“天宫二号”空间实验室位列其中。这是该榜单中首次出现来自中国的航天器产品。

《中国新闻周刊》评选的“影响中国”2016年度人物荣誉盛典在北京举行。中国航天科技集团公司天宫二号和神舟十一号载人航天任务研制团队获得年度科技人物。

《环球科学Scientific American》杂志评选出了2016年世界范围内的十大科学新闻。天宫二号和神舟十一号载人飞行任务圆满成功入选。

© 版权声明
THE END
喜欢就支持以下吧
点赞0
评论 共1条