剛剛，中國空間站核心艙“天和”出征太空！

賈浩楠 2021-04-29 13:02:30 來源：量子位

賈浩楠 明敏 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI

剛剛，北京時(shí)間4月29日上午11時(shí)23分，中國空間站核心艙“天和”，搭乘長征五號B 遙二運(yùn)載火箭，從海南文昌發(fā)射場發(fā)射升空！

“天和”成功升空，標(biāo)志中國天宮”空間站正式開啟了為期兩年的建設(shè)之路。

中國首個(gè)空間站、同時(shí)極有可能成為人類未來10-15年中唯一在軌運(yùn)行的空間站，它的首次發(fā)射任務(wù)，有哪些不容錯(cuò)過的精彩瞬間？背后又有哪些硬核背景知識？

飛行500秒，成功“到站下車”

發(fā)射前夕和發(fā)射過程中，直播畫面?zhèn)鱽碜疃嗟囊痪湓捠?strong>“XX正常！”

11時(shí)23分，火箭點(diǎn)火升空。

飛行4-5秒后，整個(gè)火箭很快進(jìn)入厚重的云層，地面攝像機(jī)便捕捉不到畫面了，只能靠艦體上的攝像機(jī)傳回實(shí)時(shí)情況：

升空飛行大約170秒后，一級火箭任務(wù)完成，主動脫離艦體：

△直播視頻信號稍有卡頓

此時(shí)，開始由火箭芯級發(fā)動機(jī)繼續(xù)推動火箭升空入軌。

升空220秒后左右，之前一直在整個(gè)火箭頂端保護(hù)航天器、承受高溫摩擦和氣壓巨變的整流罩，也主動分離：

升空493秒，芯級發(fā)動機(jī)成功脫離：

到這一步，就標(biāo)志著發(fā)射任務(wù)中，各級火箭的任務(wù)完成，“天和”核心艙成功進(jìn)入軌道！

央視直播中用了一個(gè)很形象的比喻：到站下車。

當(dāng)大家看到這些文字時(shí)，天和已經(jīng)成功展開了中繼天線和柔性太陽能電池板，開始在340-450公里的近地軌道運(yùn)行，等待空間站其他部分對接匯合。

中國的空間站

中國空間站總體構(gòu)型是 3 個(gè)艙段，包括“天和”核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和夢天實(shí)驗(yàn)艙 Ⅱ，每個(gè)艙都是 20 噸級，整體呈 T 字構(gòu)型，可在軌運(yùn)營 10 年以上。

“天和”核心艙是中國空間站的關(guān)鍵艙段，就好比是樹干，其他的艙段都會連接在它的接口上，像樹枝一樣不斷向外延伸。

“天和”核心艙全長 16.6 米，最大直徑 4.2 米，發(fā)射質(zhì)量 22.5 噸，有五個(gè)對接口，可以對接一艘貨運(yùn)飛船、兩艘載人飛船和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，另有一個(gè)供航天員出艙活動的出艙口，是未來空間站的管理和控制中心。

空間站將建近地軌道上，軌道高度340-450公里。

核心艙在設(shè)計(jì)上較過去有了很大突破，供航天員工作生活的空間約 50 立方米，未來加上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙后，整體能夠達(dá)到 110 立方米，，可實(shí)現(xiàn)3人長期駐留、6人短期駐留。

除此之外，未來會單獨(dú)發(fā)射一個(gè)十幾噸的光學(xué)艙，與空間站保持共軌飛行狀態(tài)。

光學(xué)艙中，計(jì)劃架設(shè)一套口徑兩米的巡天望遠(yuǎn)鏡，分辨率與哈勃相當(dāng)，視場角是哈勃的 300 多倍。如果在軌十年，可以對百分之四十以上的天區(qū)，約一萬七千五百平方度天區(qū)進(jìn)行觀測。

對了，這次送核心艙“天和”上天的火箭，是大家熟知的“胖五”的最新改型長征五號B運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力25噸級。

表面上來看，長征五號B比長征五號要少一個(gè)二級火箭，但并不是簡單地做“減法”。

長征五號B火箭與長征五號火箭共享了芯一級和助推器的大部分關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)還有新的兩大技術(shù)保障——大推力直接入軌技術(shù)和大直徑艙箭分離技術(shù)。

級數(shù)少了，運(yùn)載能力卻不低。

目前，在長征火箭家族中，共有三型火箭參與到我國載人空間站工程中。它們被稱為空間站建設(shè)中的“三劍客”。

除了發(fā)射空間站主體的長五B，還有長征七號運(yùn)載火箭，主要用于發(fā)射“天舟”貨運(yùn)飛船，為空間站和宇航員運(yùn)送物資。

而長征二號F運(yùn)載火箭，是托舉神舟號載人飛船的“專用”火箭，是長征系列中“最可靠”的火箭之一，目前成功率達(dá)到100%。

為什么我們需要空間站

與載人飛船和已經(jīng)退役的航天飛機(jī)不同，空間站最大的特點(diǎn)是能夠滿足人類長期駐扎太空的需要。

其必備的系統(tǒng)設(shè)備包括加壓艙室、電力供應(yīng)系統(tǒng)、生命支持系統(tǒng)等?；谶@些配置，空間站可以滿足科學(xué)研究以及太空旅游等多種用途。

而中國的空間站設(shè)計(jì)在軌運(yùn)行10年以上，已規(guī)劃密封艙內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺等，支持在軌實(shí)施空間科學(xué)、空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)等眾多領(lǐng)域的科學(xué)研究和應(yīng)用項(xiàng)目。

一般來講，小型空間站是完全組裝后發(fā)射的，但較大的空間站分成模塊送上太空，在軌道上組裝。為了最有效地利用運(yùn)載工具，空間站通常是空著發(fā)射的，而航天員則乘坐不同的運(yùn)載工具跟隨升空。

因此，一個(gè)空間站的運(yùn)作需要一個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)來運(yùn)送人員和設(shè)備，并補(bǔ)充推進(jìn)劑、空氣、水、食物，以及其他在日常運(yùn)作中消耗的物品。

今年將運(yùn)送航天員上天

2021-2022年間，中國的空間站任務(wù)，將密集發(fā)射11次，包括空間站后續(xù)艙段，載人任務(wù)等等。

其中具體包括 3 次空間站艙段發(fā)射，4 次貨運(yùn)飛船以及 4 次載人飛船發(fā)射，于 2022 年完成空間站在軌建造，實(shí)現(xiàn)中國載人航天工程三步走發(fā)展戰(zhàn)略第三步的任務(wù)目標(biāo)。

今年6月起，將發(fā)射天舟貨運(yùn)飛船，和神舟12號載人運(yùn)載火箭。

人類目前只有一個(gè)國際空間站在軌運(yùn)行，且服役超過20年，計(jì)劃在2025年退役，延期服役最晚不超過2028年。

而且，美國尚無公開的空間站建設(shè)計(jì)劃，俄羅斯的空間站計(jì)劃也遙不可期。

所以，未來10-15年內(nèi)，中國“天宮”極有可能將成為人類唯一在軌運(yùn)行空間站。