前不久,CCTV的新闻报道中首次出现了“天宫一号”的实体画面。此前,这一中国为下一步建造太空空间站而研制的“目标飞行器”仅有电脑效果图和模型对外公开。
“‘天宫一号’实际上就是一个空间实验室的雏形。”中国载人航天工程副总指挥张建启表示。该工程新闻发言人最近透露说,各大系统研制进展顺利,初样产品的研制生产已基本完成,空间交会对接任务研制建设正全面展开。
1992年,中国载人航天工程正式启动,开始研制具有自主知识产权的系列飞船,并于1999年11月20日成功发射第一艘无人实验飞船“神舟一号”;2001年、2002年则分别进行无人飞船变轨控制(“神舟二号”)和模拟载人飞行(“神舟三号”)、提供航天员生活结构空间(“神舟四号”);2003年、2005年又分别发射“神舟五号”、“神舟六号”载人飞船;去年9月25日,“神舟七号”实现首次太空出舱,让中国成为世界上第三个掌握该技术的国家。
“‘天宫一号’是中国空间站建设的起步。”多次参与中国应用卫星和载人航天及探月工程研制的中国工程院资深院士张履谦说。专家们指出,其使命是,保障航天员在轨短期驻留期间的工作、生活和安全;同时开展空间应用、航天医学实验、空间科学实验和空间站技术试验;初步建立能够短期载人、长期无人独立可靠运行的空间试验平台;尤其是要完成“交会对接”与相关实验。
“交会对接”
这颗重约8.5吨、类似一个简易空间实验室的飞行器很有可能在明年升向太空。第二年,它有望与“神舟八号”无人飞船进行空间“交会对接”试验。
“如果一切顺利的话,同一年(2011)我们还将发射‘神舟九号’载人飞船,再次与‘天宫一号’对接。”首任“神舟”飞船总设计师、后任“神舟六号”、“神舟七号”总设计师顾问的戚发轫透露,和“神舟七号”不同的是,“神舟九号”的航天员没有出舱计划,“他们主要呆在舱内协助对接”。
而“神舟九号”究竟要搭载多少航天员飞天,现在尚未确定。对此,戚先生表示,“神舟”飞船目前满载是3人,“而对于完成‘神舟九号’的任务,两人已经足够。”
之后,“神州十号”也将直奔“天宫”。这3艘飞船是被一起生产的,也是“神舟”系列首次转入批量生产,它们与“天宫一号”进行无人或有人的交会对接,从而形成一个小型空间站--“神州十号”完成交会对接后,就进入到建造空间站的阶段了。“空间站就像是一座空间大厦,是在太空轨道上逐步组装起来的。”北京大学地球与空间科学学院教授焦维新 教授说。
“现阶段中国载人航天步骤当中的核心技术就是要突破交会对接。”中国载人航天工程副总指挥、中国航天科技集团公司总经理马兴瑞表示,这应该是未来中国载人航天和组装大型空间站,乃至载人登月的关键技术。当“相关部分”在地面上设计完成以后(地面研制技术),就将采用这一技术,借助大型的运输工具,通过两次到三次运载火箭的发射送入太空,于轨道上会合,组装起来,在结构上连成一个整体(形成一个统一的空间体)。
在专家们眼里,交会对接技术是实现航天飞机、太空平台和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。近期《人民政协报》“全国政协委员系列访谈”中,戚发轫对外界进一步具体解释说,建空间站,肯定要地面供给,比如航天员吃的、用的,还有“推进剂”,等等,长期工作需要下面送人、送货、接人,把实验与测试的结果拿回来,都需要采用交会对接的技术。“对接之后,应该是两个舱都密封,航天员要在里面过来过去……”
目前美、俄等国已掌握了整个交会对接技术,在空间站当中完全应用起来。“这项技术大部分都得靠自主创新来实现,虽然压力很大,但我们正全力以赴地进行攻关,已经初步建立了地面的实验室和仿真系统。”马兴瑞说。
不过,要想在太空当中实现两个航天器的对接的确并非易事。“这就相当于要用一根线去穿几百公里之外的一个针眼。”中国载人航天工程副总设计师宿双宁一语道破。而太空中的空间实验室和航天飞机都是高速运行的,时速达到28000公里以上(每秒差不多将近8公里),在对接过程中,如果计算不准,就可能发生飞船相撞事故。“就像是地面的两辆急速飞驰的跑车,要让它们的距离必须一直保持在1米左右。”焦维新教授说,在对接时,需要两个航天器的轴线在同一条直线上,并且相对速度要接近0,“这个难度显然是非常大的。”
“其难点至少有三。”马兴瑞说,“作为追踪飞行器,‘神舟’要跟‘天宫一号’进入到一个轨道平面上,然后追上去进行交会对接:第一,两个飞行器轨道的控制要相当精准;第二,追踪过程中须有很好的自控能力和对前面目标的距离控制;第三,特别近距离的时候,还要稳下来;最后交会对接这一刻,不仅是机械对接,还要把液、电、气通上,然后开舱门,宇航员才能进去……”
