原标题:神舟十二号有3处改进,返回舱颜色变化显著!空间站组合体公开
神舟十二号载人飞船与长征2F遥十二火箭组合体将瞄准6月17日9时22分零窗口发射,航天员乘组是聂海胜、刘伯明、汤洪波,由聂海胜担任指令长,他也将成为我国继景海鹏之后第二个“三赴太空”的航天员,衷心祝贺这位襄阳老乡。
神舟十二号航天员乘组
长征2F遥十二运载火箭已于今天上午启动推进剂加注工作,发射任务由此进入不可逆程序。
长征2F遥十二运载火箭
神舟十二号载人飞船长约8米,最大直径2.8米,发射质量约8.1吨,由推进舱、返回舱、轨道舱三大舱段组成。
神舟十二号载人飞船
推进舱直径2.8米,长约3米,配置有轨道控制发动机、姿态控制发动机,是飞船的动力心脏。供应飞船电力的太阳翼也在推进舱布置,同时还配置有热控系统、通信测控系统。
神舟十二号推进舱
返回舱是神舟飞船唯一具备天地往返能力的舱段,直径与高度均为2.5米,尺寸比联盟号载人飞船返回舱大了一圈,可以搭载3名航天员。
外形呈钟形钝头体,此种构型在返回舱顶部两片稳定翼作用下拥有唯一气动配平点,使得返回舱再入大气层时可以始终保持设计姿态再入,有着极高的安全性与可靠性。
与轨道舱相连的返回舱
轨道舱主要用来容纳对接机构,也可以将其视为“对接舱”。同时,该舱段富余的空间在神舟飞船独立执行任务期间可以充当航天员的生活舱与工作舱,在执行空间站天地往返任务时还可以携带300公斤上行货物,当飞船返回地面时也可携带空间站的废弃物再入大气层销毁。
神舟十二号轨道舱
神舟载人飞船自问世以来历经多次技术迭代,大体可分为三个阶段,神舟一号由于是为了赶上长征2F火箭首飞的特殊产品(初样电性船改装),因此不在此列。
神舟五号轨道舱拥有留轨功能
神舟飞船三个阶段的不同之处集中体现在轨道舱,神舟二号至神舟六号轨道舱配置太阳翼,具备留轨功能;神舟七号轨道舱响应出舱任务需求改装为不带太阳翼的气闸舱,神舟八号开始飞船回归天地往返运输载具的设计初衷,轨道舱彻底取消太阳翼,并加装对接机构。
神舟七号
自神舟八号开始神舟飞船就已经设计定型,并进入小批量生产阶段,在空间实验室阶段的天宫一号任务期间,神舟八号、神舟九号、神舟十号相继发射与天宫一号对接。
神舟十一号与天宫二号空间实验室组合体
进入天宫空间站时代神舟飞船将由小批量生产阶段转进至大批量生产阶段,以今年为例,除了神舟十二号,还有神舟十三号,往后每年都将保持至少两艘神舟飞船发射频次。
距离神舟十一号任务已经过去了将近5年时间,神舟十二号有没有改进呢?当然是有的,其所有改进都是为了更好地服务天宫空间站的建设与运营。
神舟十二号最为显著的改进有三处,首先是对接机构。
新一代异体同构周边对接装置
在载人航天工程二步走空间实验室阶段,对接机构只需承受8吨级天宫系列空间实验室的撞击能量,而到了天宫空间站阶段对接撞击能量呈几何级提升,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟货运飞船,航天员轮换期间还得算上1艘神舟飞船,总质量将达到八九十吨级。
天宫还有拓展任务规划,届时将达到180吨规模,这将是空间实验室阶段的二十多倍,因此神舟十二号对接机构针对此项需求与天舟二号货运飞船一样,对接撞击的能量限制已经由8吨级升级至180吨级。
T字形构型天宫空间站
第二处改进就是全自主快速交会对接系统的移植,此项技术最早测试于天舟一号任务阶段,并在天舟二号任务阶段首次实战应用。
全自主快速交会对接解决了远程导引段依赖地面导引的世界级难题,首次提出“基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导方案”,并在远程导引段引入北斗卫星导航系统的空间位置数据支持,飞船入轨后至完成对接全程不需要人工干预。
远程导引段自飞船入轨后开始
根据此前载人航天工程副总师王忠贵披露,正常情况下神舟十二号也要快速交会对接,6个小时到目的地。
神舟十二号的6小时全自主快速交会对接比天舟二号的8小时更快,按90分钟轨道计算只需绕地球飞行4圈即可实现对接,对比SpaceX公司载人龙飞船的将近两天要快得多。
为什么要这么快?载人飞船比货运飞船更迫切需要快速交会对接能力,因为前者有人,后者无人。
神舟飞船返回舱座舱
在空间站任务领域,航天器交会对接时间窗口的选择实际上受制于人的因素,航天员进入太空后有空间环境适应综合征,这个症状的产生和消退都有时间要求,对接窗口要么赶在症状加剧前,要么是在症状消退后。
因此不具有快速交会对接能力的飞船通常在航天员空间环境适应综合征消退后,也就是两天左右实施对接,具备快速交会对接能力的飞船可以选择在症状加剧前实施对接。
光学设备瞄准对接标靶
之所以如此重视人的因素,是因为近距离交会对接段需要航天员人为监控,一旦自动对接系统出现故障或判断错误,航天员可以第一时间将对接系统由自动改为手动,如果航天员身体状况不佳将难以胜任此项工作,因此对接时间窗口的选择必须考虑航天员的因素。
即便是无人自动交会对接的货运飞船也需要引入遥操控模式,由身处空间站内的航天员进行遥控备份。
神舟飞船返回舱座舱控制面板
最后就是肉眼可见的不同,神舟十二号返回舱的银白色涂层与以往神舟飞船返回舱显著不同。
神舟十二号飞船返回舱
天问一号火星探测器进入舱背罩也曾应用银白色涂层,二者应用的涂层应该不是同一型号,但它们的作用是一致的。
天问一号进入舱背罩
银白色涂层是一种涂饰在航天器外表面的热控制材料,通过对太阳光谱辐照的反射能力,以及其自身的红外辐射特性,有效地减少空间环境对航天器内部造成的温度影响。同时,还能抵抗空间高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射的攻击,为航天员座舱提供全效防护。
这种涂层并不是再入大气的防热烧蚀涂层,而是主要在进入太空后发挥作用。
神舟12号返回舱(上)与神舟11号返回舱(下)对比
天宫空间站在轨建造分为两大阶段,分别是“关键技术验证阶段”与“建造阶段”,各安排6次飞行任务。神舟十二号从属于关键技术验证阶段飞行任务,是12次飞行任务中的第4次任务,前3次任务分别是去年首飞的长征五号B遥一运载火箭,以及今年的天和核心舱与天舟二号。
神舟十二号载人飞船入轨后将与天和核心舱前向端口对接,与核心舱、天舟二号共同组成一字形构型。航天员乘组进驻空间站后将在轨验证航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作在轨维修等空间站建造和运营关键技术。
神舟12号对接核心舱前向对接口
航天员进驻核心舱后执行天地同步作息制度进行工作生活,驻留约3个月后搭乘飞船返回舱返回东风着陆场。
继神舟十二号之后今年接下来的六个多月时间里还将发射天舟三号货运飞船与神舟十三号载人飞船,在神舟十三号任务阶段航天员驻留时间将由3个月延长至6个月。届时我们将看到一个由两艘天舟货运飞船、1艘神舟飞船、1个核心舱组成的50吨级大型组合体。
今年将看到的天宫空间站构型
天舟三号货运飞船还将见证天宫空间站第2个主要舱段问天号实验舱的到来,话说关于天宫空间站的T字形构型我们并不陌生,互联网上有很多相关的CG效果图,但想象终归是想象,与见到实物的视觉冲击是完全不同的体验。
就在今天,载人航天工程官方公开了天宫空间站用于地面测试验证的组合体实物,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱以实体组合形式亮相还是第一次。
由于地面空间限制我们看到的这个组合体实物也并非完整的天宫空间站构型,航天员常态化驻留阶段天和核心舱后端对接有一艘天舟货运飞船,航天员轮换期间核心舱节点舱的前向与径向对接口分别对接有两艘神舟飞船,这些都无法在地面复刻。
天宫空间站三大舱段地面测试验证舱
天宫空间站180吨级最大规模构型就更大了,在上述舱段基础上再扩展一倍图中展示的舱段,同时还要加上一个20吨级的巡天光学舱。
我们在感受天宫之大的同时还要认识到,它还刷新了一项人类载人空间站的纪录,就是实验舱规模占全站规模比例世界第一,也正因为此项纪录的创造使得天宫拥有足以比肩乃至在180吨级规模时彻底反超400吨级国际空间站的综合科研能力。
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