导读

在国际空间站发射13年后,中国也开始了空间站的第一步,在首个空间实验室“天宫一号”发射升空后一个月,神舟八号即将升空准备对接。就此,网易新闻对话中国航天科技集团空间技术研究院专家朱毅麟教授。

嘉宾简介
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朱毅麟,中国航天科技集团空间技术研究院专家,国际宇航科学院院士,钱学森弟子。

核心观点

Q1.“天宫一号”飞行一个多月了,如何判断它的运行状态?

朱毅麟地控中心在跟踪参数,包括环境控制和生命保障参数:“天宫一号”里的大气压力、空气成份、温度、湿度、各系统的工作状况、电源情况。“天宫一号”里人能否正常生活、能否呼吸正常空气、温度环境、湿度环境是否适合,这些都需要在地面不断进行测量。这段时间来说都是很稳定的。

Q2.“天宫一号”在对接之前要做哪些准备?

朱毅麟首先要降低轨道,现在它运行的轨道是350公里,真正对接时要降低到337公里 ,在神舟八号上天以后快接近“天宫一号”时,“天宫一号”要调整姿态。

Q3.神舟八号上天以后预计何时与“天宫一号”对接?何时具备条件?

朱毅麟估计快的话,上去以后一天之内就同“天宫一号”对接,如果晚一些,就是两天之内完成,经过一次对接后再分开,然后再进行一次对接,神舟八号一共要同“天宫一号”在轨道上进行三次对接,对接形成,运行一段时间后再分开,第二次再交会对接。

Q4.交会过程需要耗时多久?

朱毅麟交会过程还是比较长,每绕一圈要90分钟,一般来说要飞行几次,可能需要好几个小时甚至半天的时间,等到它们完全接近后,这时距离只有几个厘米,才能把两者套起来,这是一个对接的过程。

Q5.在交会对接过程中,地面控制中心需要做哪些方面的工作??

朱毅麟基本都是靠地面控制的,尤其是现在的神舟八号上无人,完全靠地面操作,我们的地面站分布在全国好几个地方,在太平洋、大西洋海洋上也有,对接的时候一定是在地面站的控制之下,对接的这一时刻,必须在我们控制站的范围内。

Q6.如果神舟十号实现了载人,航天员需要在实验舱驻守多长时间?

朱毅麟现在还是一个微小型的空间站,只能开展一些短期有人照料、长期无人自主飞行的空间站,里面最多能进三个人,但只能短期进行,短的有几天,最长的有一两个星期。

Q7.真正的空间站将来能够达到多长时间的驻守?

朱毅麟国际空间站上有六个人,在那儿可以待很长时间,半年以上,也可以经常换人。

Q8. 中国计划在2020年建设完成自己的空间站,完成后打算做哪些实验?

朱毅麟航天员本身可以作为实验对象,可以进行生物学实验,材料的加固实验,制作纯度非常高的半导体晶体。研究生命的现象,细胞、微生物、低等植物的生长情况。  

 

访谈实录

嘉宾:朱毅麟

天宫一号运行状态稳定

    

网易新闻:“天宫一号”已飞行一个多月了,它的运行状态是否正常

朱毅麟:地面控制中心一直在跟踪参数一般包括环境控制和生命保障的参数“天宫一号”里的大气压力空气成份、温度、湿度、各系统的工作状况、电源情况因为它要准备和神舟八号对接——工作状态必须要正常才行。“天宫一号”里人能否正常生活、能否呼吸正常空气、温度环境、湿度环境是否适合,这些都需要在地面不断进行测量。

    

  

网易新闻:现在“天宫一号”的运行状况如何

朱毅麟:这段时间来说都是很稳定的,一直保持正常,自从上天以后,地面的测量控制中心一直在跟踪,不断跟踪,测量的参数结果表明,整个“天宫一号”一直是非常正常的,估计它很快就可以迎接神舟八号的到来。

    

网易新闻:为了要与神舟八号对接,“天宫一号”在对接之前要做哪些准备呢?

朱毅麟:首先要降低轨道,现在它运行的轨道是350公里,真正对接时要降低到337公里神舟八号上天以后快接近“天宫一号”“天宫一号”要调整姿态。

    

神八发射后1-2天内与天宫对接

    

网易新闻:神舟八号上天以后预计何时与“天宫一号”对接?何时具备条件 朱毅麟:估计快的话,上去以后一天之内就同“天宫一号”对接,如果晚一些,就是两天之内完成,经过一次对接后再分开,然后再进行一次对接,神舟八号一共要同“天宫一号”在轨道上进行三次对接,对接形成,运行一段时间后再分开,第二次再交会对接。

   

交会调整需要半天时间

网易新闻:交会过程需要耗时多久

朱毅麟:要让神舟八号同“天宫一号”都在一个轨道平面里面--350公里的圆轨道,它们一个在前,一个在后,技术上叫做不在同一个相位,有个相位差(编者注:把两个航天器同地心连成一个线,连成线后形成一个夹角,这个夹角叫做相位差),需要把相位差缩小到零,这个过程叫做“调相”的过程

第一步是加速,而是跟踪神舟八号,神舟八号减速减低以后,绕地球一圈的时间就短了。“天宫一号”原速飞行,它绕一圈的时间比神舟八号长一点,同样的时间里,神舟八号就可以往前跑一点,把夹角缩小了一点,经过几次缩小后,它们慢慢就靠近了

交会的过程时间还是比较长,每绕一圈要90分钟,一般来说要飞行几次,一点点接近,可能需要好几个小时甚至半天的时间,等到它完全接近后,这时距离只有几个厘米,这时把它们的速度调整到基本相等,速度的误差不能超过每秒几十厘米,方向要平行、对整,角度不能偏差零点几度,位置和速度大小也要完全相等,这样才能把两者套起来,这就是一个对接的过程。

 

网易新闻:对接应该是比较迅速的?

朱毅麟:对接应该是比较短的时间,几秒钟就碰上了

网易新闻:交会对接整个过程中,地面控制中心需要做哪些方面的工作?

朱毅麟:基本都是靠地面控制的,尤其是现在的神舟八号上无人,完全靠地面操作,我们的地面站分布在全国好几个地方,在太平洋、大西洋海洋上也有,对接的时候一定是在地面站的控制之下,对接的这一时刻,必须在我们控制站的范围内。

      

网易新闻:神舟八号和“天宫一号”交会对接以后以组合体的形式行,这个难度在哪里?

朱毅麟:它的质量更大了、长度更长了,大概接近20米左右(一个是10米,一个是8米),是一个细长的东西,不太稳定,另外它质量比较大了,质量比较大了以后要调整姿态、改变速度,需要花费、消耗的推进器也比较多了。

    

宇航员暂时只能短期驻留

    

网易新闻:空间实验室工程包括空间实验室、货运飞船和载人飞船等系统,各个组件有什么样的功能。

朱毅麟:空间实验室实际是一个大的工程,单说空间实验就是天上的部分,叫做空间段,……当然现在的神舟八号还只是空间实验室的前身,不能完全说是空间实验室。把空间实验室载人飞船,货运飞船送上天少不了运载火箭,所以运载火箭也是空间实验室大系统中的部分。这是一个复杂的工程系统,都有自己的任务,这些任务缺一不可。

    

网易新闻:如果神舟十号实现了载人,航天员需要在实验舱驻守多长时间?

朱毅麟:我们要在2015年以前正式发射空间实验室,在现在“天宫一号”的基础上进行改进和完善,然后在2015年前后正式搭空间实验室,规模也和现在的“天宫一号”差不多,10米长、3.5米的直径,大约10吨左右。

但这还是一个微小型的空间站,只能开展一些短期有人照料、长期无人自主飞行的空间站,里面最多能进三个人,但只能短期进行,短的有几天,最长的有一两个星期,到时候就看运输飞船能运多少东西,多长时间运一次上去,如果运输飞船的运输量不大,或者运输飞船只能半年或更长时间运一次,那么空间实验室里航天员待的时间就不长,现在的计划是短期有人照料,大概是几天到一两个星期,如果一两个月那就不行了,上面的东西必须要有后备,货运飞船要补给,不补给的话上面的东西就用完了,所以现在还是短期有人照料,长期无人值守,开展一些小规模的科学实验。

    

网易新闻:真正的空间站将来能够达到多长时间的驻守?

朱毅麟:按照现在世界上(的先例),那就很长了,人能上天半年甚至更长时间,因为不断有运货飞船,早期有航天飞机,现在航天飞机没有了,俄罗斯的“进步号”运货飞船,每次可以运两吨半;另外还有欧洲的自动转移飞行器,一次可以运七吨货物;日本的H2飞行器,也可以一次运6吨货物,国际空间站上有六个人,在那儿可以待很长时间,半年以上,也可以经常换人。

我们国家按照载人航天办公室公布的计划,我们国家在2020年左右发射的空间站大概由三个舱组成,按照有些专家说的,集团公司总经理说,我们将来的空间站大概是60吨级,就是三个舱,一个核心舱,两个实验舱,每个舱一般都是20吨左右,大概18到20米长,加起来60米长,到了2020年左右,我们国家肯定会有货运飞船了,八九年以后出来了货运飞船,这时候就看看货运飞船每次能运多少货物,如果像“进步号”一样,每次可以运两吨半,如果未来的空间站也是三个人,那就可以时间长一点,一个月或两个月,具体的时间长短要根据将来空间站的具体实际来定,我现在也不太清楚,估计正在研究这些事儿,但至少不会像现在的空间实验室一样小,因为是长期需要人照料,短期自主飞行的。

 短期自主飞行就没有人,在天上就像卫星一样,但还是要保证里面的系统正常工作,因为无人运行一段时间后最后还是不断有人上去,这样时间就会很长了。

    

    

    

神八返回防热结构非常重要

网易新闻:神舟八号返回时会经历四个阶段:自动飞行阶段、自由滑行阶段、大气层阶段和着陆阶段,朱老师,在这四个阶段当中,最危险的阶段是?

朱毅麟:其中最重要的几个关,其中最重要的是高压,首先离开轨道,在轨道上速度是每秒接近8公里的高速,要回来的话得先减速,然后离开运行轨道往下掉,下掉过程中从350公里的轨道200公里、100公里,在100公里以下,80公里时大气的密度越来越大了,进入大气层,这时候叫“载入大气层”,越往下大气的密度越来越浓,速度也越来越快,这时摩擦产生的温度非常高的,

所以载人飞船返回最重要的问题就是防热结构,需要很严密的防热结构,外面可能燃烧起来了,火光熊熊,几千度的温度,都要靠防热结构把它挡住,保证飞船里的温度正常,经过这几十秒后,主要速度就降下来了,经过大气阻力的衰减,速度从原来的每秒七八公里进入到每秒一公里左右的速度,再慢慢下来,打开降落伞着陆。所以最危险的一段就是载入大气这一段.虽然很危险,但我们神舟五号、六号、七号飞船,都是经过这个阶段的。

  

    

网易新闻:神舟八号和“天宫一号”的对接在中国载人航天工程史上有怎样的意义呢?

朱毅麟:我想意义还是非常大的,就拿载人航天来说,要掌握载人航天,有三大最关键的技术,第一个关键就是人上天以后要能够回来,在第一个人真正上天以前,我们所发射的卫星绝大部分都是一去不复返,上天以后就随它,工作完后两三年就报废了,一般很少有回来的,有人以后必须要保证它安全返回,这是最重要的基本条件,载人航天的第一个关键技术就是保证人上天,安全返回,这是我们在神舟五号中实现的,解决了第一个关键技术。

   第二个关键技术,将来你发射空间实验室也好,实行空间站也好,哪怕将来飞往月球也好,这个关键技术叫做出舱活动,航天员在空间站出舱活动,这是第二个关键技术。

   载人航天的第三个关键技术就是交会对接,要进一步发展空间站,进一步发展载人登月都需要交会对接的技术,两个飞行器在空间中交会对接。

 这三个技术掌握以后,才能说我们真正掌握了载人航天的全部技术,否则还是缺一点儿,这是最后一步技术,有了这个技术,又有了前面所讲的安全返回、出舱活动,下一步建造大型空间站就有了基础,将来如果再考虑载人登月飞行,那也有了基础,这是很重要的,应当说这是我国载人航天很重要的一步。

    

网易新闻:中国计划在2020年建设完成自己的空间站,完成需要哪些实验呢?

朱毅麟:1.主要有对人本身的实验航天员本身可以作为实验对象,考验航天员长期在空间条件下工作、生活,生理、心理有些什么反应,另外,长期在失重情况下工作,心脏功能会慢慢衰退,这对于人将来返回到地面是不利的,所以首先要进行一些人体医学的实验。

    2.可以进行生物学实验,比如植物的种子,甚至一些小动物在失重状态下的生活状态,它们的生理技能有没有改变。

   3.材料的加固实验,利用失重状态,在失重调整下没有对流的现象,有一些密度不一样的流体,在空间状态下不会有沉淀,不会发生对流,可以把密度不一样的金属熔化在一起混合得非常均匀,地面如果要做这些实验,免不了都要沉淀,重的在下面,轻的在上面,一些材料不可能混合得很均匀。

    4.制作纯度非常高的半导体晶体。

    5.研究生命的现象,细胞、微生物、低等植物的生长情况。

    

    (完)

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