据中国载人航天工程办公室消息,问天实验舱与长征五号B遥三运载火箭组合体已转运至发射区。问天实验舱将于本月底在海南文昌航天发射场发射,中国空间站将首次在有航天员的状态下迎接航天器。

问天号实验舱发射全过程 问天实验舱即将发射(1)

问天实验舱:究竟什么时候发射?到底有哪些实验设施?

可能很多朋友又要吐槽了,目前从媒体的动作来看,问天实验舱发射在即,但却没有一家官媒出来表示准确的发射时间,从6月底以来问天的动静可不小:

根据这些个进程,大家都知道即将发射了,但到底什么时候呢?有航空航天方面的大神从文昌发射中心的空域禁飞时间里确定了时间:

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问天实验舱的发射时间指向是7月24日14:12-14:29,而根据天宫空间站的调相后的轨道,大神算出第一窗口时间是7月24日14时20分前后:

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这个调相比较有意思,因为这是为了快速对接而特意调整的轨道,随着天宫空间站以42度左右的倾角绕地球飞行的同时,地球也在自转,因此从文昌发射的问天实验舱想要与天宫空间站相遇,那么需要多次轨道调整,时间上也将接近2天,而调相的意思就是把空间站的相位往前或者往后稍稍做个调整,让发射到轨道上的问天实验舱更快对接相遇。

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其实对于问天实验舱来说,是6.5小时(我国快速对接一般为6.5小时,航天史上最快的对接甚至可以低至1小时内),还是2天都差不多,因为问天舱内没有人,在轨多留几天也没事,不过能快点为什么不做呢?

问天实验舱:到底有哪些实验设施?

问天实验舱由工作舱、气闸舱、资源舱构成,主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验,存放航天员消耗品、空间站备品备件和补给货物。其发射质量为20吨级,最大直径约4.2米,轴向长度约17.9米,是目前全球最长的单体载人航天器。

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问天实验舱是天宫空间站的第一个实验室舱模块,也是第一个扩展现有天河站核心模块的模块,其功能主要在如下几个方面:

问天实验舱:核心舱备份能力

问天实验舱将为天河核心模块(TCM)提供额外的导航航电、推进和方向控制作为备用功能,简单地说就是核心舱的备份,比如核心舱遭遇暂时无法修复的故障或者遭到微流星撞击时航天员可以撤离核心舱进入问天实验舱控制整个空间站。

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这一点对于在轨安全来说尤为重要,尽管这是一个极小概率的事件,但在近地轨道上没有什么是儿戏,一旦遭遇事故就是100%,当然我们希望只停留在演习阶段!国际空间站的曙光号舱段和星辰号舱段当时也是互为备份的。

问天实验舱:生活设施

问天实验舱配置了与核心舱一样的航天员生活设施,这里包括3个睡眠区、1个卫生区和厨房等设施,可以保障航天员生活。它还可以与核心舱一起来支持两艘载人飞船轮换期间6名航天员的生活。

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这就解决了神舟十五号飞船与十四号轮换期间同时在轨6人的休息问题,各位不必当心航天员用挂票了!在国际空间站上还确实有过这样的经历,在轨宇航员人数超过了国际空间站的接待能力,宇航员就挂着吧,反正在失重状态下哪里睡也没啥差别。

问天实验舱:实验设施

问天实验舱的试验设施位于工作舱,在工作舱内总共有22个实验柜,在梦天实验舱内则有30个实验柜,如下为天宫空间站实验舱的部分设施与位置分布:

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除了问天实验舱内部的试验设施外还有30个暴露载荷接口,并且还预留1个扩展平台接口和1个载荷挂点接口,提供了充裕的科学实验资源。

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问天实验舱:太阳能电池

为了支撑实验舱那么多实验柜,问天实验舱的太阳能电池规模将会很大,需要两次才能全部展开,第一次展开时“翼展”约为22.654米,二次展开尺寸可能在55~60米左右,目测将提供整个天宫空间站总功率100KW的一半左右(梦天实验舱将提供另一半,核心舱太阳能电池估计就仅用于核心舱供电了)。

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除了这些实验设施外,问天实验舱还有WT机械臂,完全展开约5米长,同样具有七自由度,可与大机械臂组合成长15米的机械臂,基于舱表爬行功能,可实现空间站外表面的全触达。 神舟十三号乘组的第一次出舱已经在核心舱小柱段安装好了级联装置,需要组合时通过这套“转接器”直接对接小机械臂!

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小机械臂

与大机械臂相比,小臂的控制精度更高,而且捕获物品时可以用三根捕获手指抱紧再锁定,非常灵活,未来大部分的出舱作业都将由双臂组合状态下完成。

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大小机械臂对接

另外在问天实验舱还有一个未来扩展的功能,2028年将安装一个高能宇宙辐射探测 (HERD) 模块,总重约2300千克,西班牙、意大利和瑞士的科研机构将参与到这项计划中。

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加装了HERD模块的问天实验舱

问天实验舱即将发射!外媒却老调重弹:

目前问天实验舱与长征五号B遥三运载火箭组合体已转运至发射区,万事俱备,只欠东风了,待发射窗口一到,长征五号B就将问天实验舱送入轨道,但就在这个时刻,就有外媒在报道的时候就特别提及到了一点,长征五号发射后将如何坠落?

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比如2022年7月14日,SpaceNews上就有一篇文章表示此前的长征五号乙就不受控制的再入,引发了全球恐慌,这次中国的长征5号B火箭又要犯同样的错?

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天和号核心舱发射后,当时的西方多个媒体是这样写的:

First image of rogue 21-ton Chinese rocket shows it glowing 435 miles above Earth's surface just days before it is set to make an uncontrolled reentry that could rain debris over NYC

“流氓”的中国火箭的照片显示,几天后它将不受控制的再入地球,可能在纽约上空留下碎片

INCOMING! Chinese rocket falling to Earth ‘will crash on Saturday’ after panicked scientists reveal it’s out of control

快来了! 惊慌失措的科学家们称失控的中国火箭“将在周六坠毁”

看上去是不是很可怕?失控的中国火箭即将坠毁,这样的标题与描述很容易引起民众的恐慌!那么真的是这样吗?答案还真是的,因为在南北纬约42度左右的范围内,任何区域都有可能被掉落的火箭残骸砸中的可能!

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而在全球最繁华的城市基本也就集中在这个范围,当然西方媒体不会告诉你,火箭掉在头上的概率和陨石砸中人的比例是差不多的,原因很简单,在这么大的面积中大部分都是海洋,而陆地面积中绝大部分都是荒无人员的荒野,人类聚居区只占这些巨大面积的1%都不到。

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2021年4月29日发射天和号核心舱的长征五号B运载火箭的残骸已经于5月9日10时24分再入大气层,坠落区位于东经72.47°,北纬2.65°的印度洋海域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁,没有造成地面附带损伤!

有办法控制火箭坠落区域吗?

答案是有的!因为火箭在送载荷进入轨道后其燃料箱中仍然残存了大量燃料,将其利用起来完全可以控制火箭坠入南太平洋,那么容易吗?

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答案是很难!首先问题是将载荷送入轨道后,火箭同时也处在了一个大椭圆轨道上,火箭发动机关机后处在了失重状态,燃料箱内燃料同时也在失重状态,火箭发动机再次启动控制时会吸不到燃料而无法点火。

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因此需要设置一枚小火箭给火箭一个加速度,将燃料重新置于罐底以达到点火目的,并且可能火箭的姿态不对,还需要多台姿态控制发动机,让火箭回归正常可控姿态,然后计算轨道,精确控制火箭坠毁。

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这样一来,火箭的成本又将大幅上升,而且增加了结构复杂性,在能完成目前任务的基础上,各国航天局都不愿意干这样的事情,包括NASA和SpaceX(目前SpaceX大部分火箭部件都回收,但对三级火箭也无能为力,以内此时已经处在大气层外)以及俄罗斯航天局和ESA(欧空局)等。

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比如2022年4月份就有猎鹰9号火箭残骸坠毁在西雅图、华盛顿州!事实上每天至少有一件太空垃圾重返地球,更有2003年美国哥伦比亚号航天飞机在德克萨斯上空解体,百万个碎片像天女散花一样直冲地面也没有造成人员伤亡。(完)

参考:

https://spacenews.com/china-prepares-for-july-24-launch-of-second-space-station-module/

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