所长信箱  |  联系我们  |  English  |  中国科学院
首 页 研究生教育 出版物 信息公开
当前位置:首页 > 科学传播
天宫一号,再见|飞行六年,曾与三艘飞船交会对接
作者: 发布时间:2018-04-09 阅读次数:

  201842815分左右,天宫一号目标飞行器再入大气层,预计于南太平洋中部区域坠落,天宫一号的绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。 

  201192921163秒在酒泉卫星发射中心,中国自主研制的全新载人航天器天宫一号发射成功此后,天宫一号分别与后续发射的神舟-8、神舟-9、神舟-10飞船完成对接,突破中国空间交会对接技术。超期服役的天宫一号,于今年316日正式终止数据服务,并预计2017年将回归地球的怀抱,入大气层烧毁。 

 

  让我们一起来回顾一下天宫一号的精彩表现吧! 

  天宫一号长什么样 

  天宫一号空间实验室全长10.4米,舱体结构最大直径3.35米,设计质量8500千克,设计寿命2年。天宫一号为两舱结构,分为实验舱和资源舱。 

  实验舱为密封结构,为航天员提供基本模拟地面大气环境的条件以及必需的工作和生活设施,拥有约153的自由活动空间。与载人飞船相比,天宫一号为航天员提供了更大的活动空间,能够同时满足3名航天员工作和生活的需要。实验舱内设睡眠区以及能使航天员保持骨骼强健的健身区。对接任务完成后,航天员进入实验舱工作、训练和生活。 

  实验舱前端安装异体同构周边式对接机构,用于与载人飞船对接,对接后形成密封通道,航天员经此通道进出空间实验室。对接机构还具备对接后支持供电和总线并网的能力,能够进行气、液补加。 

  

  资源舱位于后部,是直筒构型的非密封舱段。舱外安装太阳能电池帆板,舱内主要安装发动机和推进剂贮箱以及环控气瓶等设备。资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源,并控制飞行姿态。能够在天宫一号与飞船进行交会对接的过程中,控制天宫一号进行精确的姿态控制。 

  天宫一号做了什么 

  第一,天宫一号作为交会对接的目标飞行器,与神舟八号神舟九号神舟十号完成空间交会对接飞行任务。 

 

  第二,保障航天员在轨短期驻留期间的生活和工作,保证航天员安全。 

  第三,开展空间应用、空间科学实验、航天医学实验和空间站技术试验。 

  第四,初步建立短期载人、长期无人、独立可靠运行的空间实验平台,为建造空间站积累经验。 

 

  天宫一号和神舟飞船是怎么空间交会的呢 

  空间交会是指两个航天器在空间以同一速度到达同一地点的过程。 

  以天宫一号在2011113日与神舟八号对接为例。神舟八号发射后,经过地面飞行控制中心根据两个航天器的飞行轨道、位置和姿态,使神舟八号在短短的两天内,经过5次变轨,逐步与天宫一号处于共面同高度的圆轨道。且神舟八号追赶上天宫一号,为对接创造基本条件。 

  神舟八号在接近天宫一号时,两个航天器建立直接通信联系,在北京航天飞行控制中心和测控网的监视和确认下,神舟八号开始实施自主控制的三个阶段,拉近与天宫一号的距离。 

 

  第一阶段:寻的段。神舟八号进行4次自主控制变轨,抵达对接切入点。 

  第二阶段:接近段。神舟八号继续向天宫一号慢慢接近。 

  第三阶段:平移靠拢段。神舟八号缓缓向天宫一号靠近,直至对接。 

  天宫一号和神舟飞船是怎么对接的呢 

  在浩瀚的太空中,天宫一号神舟九号在距地面43千米的太空轨道以28000千米/小时的速度飞奔。要让它们对接,可以想象成一个拿针、一个拿线的两个正在飞奔的运动员进行穿针引线。难度可想而知,对接的过程要经过八道关。 

  1碰撞 

  神舟九号进入到天宫一号敏感器的捕获范围内时,在横向距离偏差小于300毫米、姿态角偏差小于,纵向相对速度小于0.2/秒时,轻轻碰撞天宫一号   

  

 

  2捕获 

  两个航天器碰撞,并接到失衡传感器发出对接指令信号后,神舟九号主动对接环的6根滚珠丝杆向外推出200毫米,对接环上的3把捕获锁与天宫一号对接环上相对应的3个卡板器咬合,被牢牢卡住,完成柔性连接(连接后仍能移动) 

 

  3缓冲 

  神舟九号对接环受到撞击后,对接机构上的摩擦自动器和电磁阻尼器分别吸收纵向和横向撞击能量,进行缓冲,使其处于水平位置。碰撞、捕获、缓冲三个步骤约60秒。 

 

  4校正 

  神舟九号对接环的6根滚珠丝杆继续向外推出300毫米,与此同时,强行校准两个航天器的姿态、位置和偏差,约80秒。 

  5拉近 

  神舟九号对接机构对接环的6根滚珠丝杆缓缓收缩,拉近两个航天器,使前端框面互相贴合,240秒。 

 

  6拉紧 

  神舟九号天宫一号对接机构对接面上分别安装612把对接锁,每把对接锁的拉力达3吨,当对接机构端面接近到约4毫米时,神舟九号对接锁的主动钩启动,与天宫一号上的被动钩一一锁紧,约4分钟。 

  7密封 

  对接机构上的驱动电机带动钢丝绳系统,压缩两个连接面上的密封圈,保持密封。 

  8刚性连接 

  通过对接锁使两个飞行器贴合,实现刚性连接,将神舟九号天宫一号组合为一体,12个对接锁随后牢牢扣上,起到严丝合缝的作用,约220秒。 

 

  神舟九号天宫一号连接后,制动控制系统会自动接通两个航天器的电气、液路通道,进行信息和能源并网。 

  神舟八号神舟九号天宫一号交会对接时有何不同 

  1交会对接方式不同 

  神舟八号是无人飞船,所以它与天宫一号的两次交会对接都是自动交会对接。 

  神舟九号是载人飞船,它与天宫一号的两次交会对接,第一次采用自动交会对接,第二次采用手动交会对接。 

  2交会对接方向不同 

  神舟八号天宫一号两次对接,全部采用后向对接方案。也就是说飞船在后,向前追赶天宫一号,在逐渐接近的过程中进行对接。第二次对接时,飞船先撤退至天宫一号140米的地方,然后再次进行对接。 

  神舟九号天宫一号进行的是前向对接。飞船在前,由天宫一号追赶神舟九号进行对接。在第二次对接时,飞船撤离至距离天宫一号400米的地方,然后经自动控制接近天宫一号,在140米处停泊,转由航天员手动控制,再次与天宫一号进行前向对接。 

  3交会对接环境不同 

  由于神舟八号天宫一号首次交会对接是中国首次空间交会对接试验,为减小太阳光对交会对接设备的干扰,首次交会对接任务安排在地球阴影区进行。第二次交会对接大部分过程在阳照区进行,对接环节在地球阴影区完成。 

 

  神舟九号天宫一号两次载人交会对接则全部在阳照区进行。由于太阳光对交会对接设备会造成干扰,其难度要比神舟八号大得多。 

  4由自成一体到联成一体 

  神舟八号天宫一号交会对接仅完成了两个飞行器的刚性连接,连接两个航天器的舱门并没有打开。因此,从舱内环境来讲,并没有成为真正意义上的一个整体。 

  神舟九号天宫一号交会对接完成后,神舟九号的航天员打开了两个航天器的舱门,并进入天宫一号工作和生活,首次实现了神舟九号天宫一号的空间连通,使其成为运行在太空中连在一起的两个大房间。 

  天宫一号的太空课堂 

  2013620日上午10时,在距地面300多千米的天宫一号上,神舟十号航天员进行了中国首次太空授课,王亚平主讲,聂海胜协助,张晓光摄像。 

  授课一开始,聂海胜和王亚平合作表演了悬空打坐大力神功,聂海胜盘腿坐在空中,王亚平用手指轻轻一点,便把聂海胜推飞了,这是利用了太空失重原理。之后王亚平在聂海胜的协助下做了五个实验:质量测量、单摆运动、陀螺运动、制作水膜和制作水球。(来源/《中华民族的航天梦——载人航天知识问答》《揭秘天宫》 改编/杨斯爽 审校/杨洁) 

 
 
【打印本页】【关闭本页】
中国科学院   版权所有 © 中国科学院光电技术研究所  单位邮编:610209 备案号:蜀ICP备05022581号
单位地址:中国四川省成都市双流350信箱 电子邮件:dangban@ioe.ac.cn