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“国家太空实验室”如何建

2018-09-27 16:57来源:人民日报

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  在天宫二号圆满完成两年在轨设计寿命之际,9月26日载人航天工程应用成果情况介绍会在北京召开,中国载人航天工程多位专家介绍了中国空间站的建设进度,以及空间站作为“国家太空实验室”的具体作用。

  根据飞行任务规划,空间站工程分为关键技术验证、建造和运营3个阶段实施

  去年4月,以我国首艘货运飞船天舟一号飞行任务取得圆满成功为标志,载人航天工程空间实验室飞行任务圆满收官,中国载人航天工程的第三步任务——空间站工程全面展开,中国正式迈进了“空间站时代”。

  中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍说,根据飞行任务规划,空间站工程分为关键技术验证、建造和运营3个阶段实施。其中,关键技术验证阶段安排了长征五号B运载火箭首飞、试验核心舱发射等6次飞行任务;空间站建造阶段安排了实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ发射等7次飞行任务。

  目前,空间站任务主要系统关键技术攻关已完成,空间站核心舱初样阶段研制接近尾声,计划年底前完成转正样阶段评审工作;实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ正在进行初样阶段结构热控舱总装工作。空间应用系统核心舱载荷正在开展初样阶段研制,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ载荷正在开展方案阶段研制,第一批舱内、外载荷项目已完成立项。航天员系统乘员产品、舱外航天服正在开展初样研制工作,航天员出舱活动水下验证等地面试验正按计划进行,组织实施了第三批预备航天员选拔初选阶段有关工作。

  林西强说,空间站任务阶段的首次飞行——长征五号B运载火箭首次飞行试验已经明确了搭载载荷,下发了技术要求,首飞计划原定于2019年上半年实施,但由于受长征五号遥二运载火箭发射失利影响,长征五号B运载火箭首飞任务将有所推迟,具体实施时间有待与相关部门协调后明确。

  林西强介绍说,正在研制建设的空间站,舱内、舱外均可支持开展空间应用,而且载荷可在轨更换。舱内将安装多个科学实验柜,每个实验柜都是一个小型的太空实验室,支持一个或多个方向的空间科学与应用研究。舱外将设置若干暴露平台,在平台上配置标准的载荷适配器,在实验舱Ⅱ设置若干货物气闸舱,支持开展舱外试验。相比天宫二号空间实验室,从首次入轨携带载荷质量、体积、功率、数据传输率看,规模都在10倍以上。

  林西强认为,一大批空间应用项目的开展,必将产生更多具有国际影响力和应用价值的重要成果。鉴于空间应用项目的大量增多,在原空间应用系统基础上,又增设航天医学实验、航天技术试验等多个领域,调动国内外一切力量并行展开研究工作。并成立了载人空间站工程任务规划专家委员会,全面负责相关空间应用项目的遴选把关。

  空间站建成后,将在轨运行10年以上,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动

  载人航天工程空间应用系统副总设计师吕从民介绍,空间站建造完成后,将在轨运行10年以上。目前,空间应用系统在空间站规划部署了13个科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的巡天望远镜,支持在轨实施空间天文、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理、空间材料科学等8个学科领域30余个研究主题的数百项科学研究与应用项目。

  据介绍,在科学前沿探索方面,巡天望远镜将开展巡天观测,研究宇宙加速膨胀机理、暗物质和暗能量性质、宇宙和生命的起源与演化等重大科学问题,深化人类对宇宙的认知;空间站还将建立高精度时间频率系统和超低温冷原子实验系统,支持开展广义相对论与引力物理、新奇量子物态等前沿实验研究,探索发现新的物理规律。

  在人类生存方面,空间站将围绕人类长期太空生存和提高地面生活质量方面开展研究与应用。将支持开展微生物、植物、动物在分子、细胞、组织、个体、群体等不同层次的空间生物学效应研究,开发减弱和对抗不良效应的措施和手段,为人类在太空的长期生存提供解决方案;同时,开展空间干细胞增殖分化、蛋白质结晶等前沿的生物技术研究,为新型药物研发、新型医疗技术等关乎人类健康的关键技术提供新手段。

  在太空活动方面,空间站支持开展遥科学技术、在轨组装与维修维护、人机联合作业等应用技术试验验证,增强人类的太空活动能力和在轨服务能力,拓展人类的活动范围。另外,将在空间站开展微重力条件下的流体、燃烧和材料科学研究,掌握空间物质运动本质规律,为人类长期从事太空探索和空间资源开发利用奠定基础。

  未来在空间站,航天员既是空间站的居民,同时也是被研究对象。迄今有11名中国航天员出色地完成了6次载人飞行任务,航天员选拔训练技术以及健康、生活和工作三大驻留保障技术也得到了有效验证,为未来空间站长期飞行奠定了坚实基础,提供了强有力的技术支撑和保障。

  载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬介绍说,航天员系统将围绕制约人类长期航天飞行的主要医学及人因问题,聚焦前沿理论和关键技术,从长期失重和空间辐射对航天员健康的影响与防护、航天员行为与能力、先进的在轨监测与医学处置技术、传统医学航天应用等五个方向开展深化研究和创新性研究。同时开展载人登月及深空探测等方面相关研究,以获取新发现取得新认识,为载人航天持续发展进行理论与技术储备。

  空间站任务对航天员提出了更高要求,第三批预备航天员,将从科技人员中选拔飞行工程师和载荷专家

  据介绍,我国第三批预备航天员选拔扩大了候选人群的范围,除从空军飞行员中选拔航天驾驶员外,还要从科技人员中选拔飞行工程师和载荷专家。这主要是因为后续空间站任务对航天员的专业知识和技能提出了更高的要求。

  黄伟芬说,在空间站任务中,空间站舱段多、运行时间长,航天员每天需要把大量的时间用于站内维护和管理方面,还必须参与空间站组装、建造,进行空间站维护、维修和设备更换。出舱活动时间也大大增加,舱外作业任务极为复杂,更加繁重,包括舱外设备辅助转运、安装、拆卸、维护、维修、科学实验和技术试验以及舱外演示验证等。

  此外,飞行时间长达数月,出现故障、发生问题的几率大大增加,对航天员应急故障处理能力提出了更高的要求。因此必须从具有航天航空技术相关专业基础的科技人员中选拔航天飞行工程师,以应对空间站任务对航天员在航天器、出舱活动等方面的知识储备和操作技能的极高要求。

  空间站任务中,尤其是空间站运营期,航天员必须完成大量的空间科学实验、技术试验以及有效载荷操作,学科专业众多,跨度极大,对航天员的专业知识储备和科学素养提出了极高的要求。因此,也必须从空间科学实验、技术试验所需专业的科研人员中选拔载荷专家,以满足空间站任务的新要求。

  执行过神舟十一号飞行任务的航天员陈冬说,对于去过太空的航天员来说,可以根据自己独有的失重经验提出包括程序优化、工具改进等建议。

  陈冬说,空间站任务在轨飞行时间长,实验项目会更多,希望自己通过加强学习,成为科研型航天员,可以独立设计实验,“将来在太空再去亲手完成它,那种感觉一定非常奇妙。”

[责编:张佳兴]

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