天宮一號運行狀態穩定
網易新聞:「天宮一號」已飛行一個多月了,它的運行狀態是否正常?
朱毅麟:地面控制中心一直在跟蹤參數,一般包括環境控制和生命保障的參數:「天宮一號」裡的大氣壓力、空氣成份、溫度、溼度、各系統的工作狀況、電源情況。因為它要準備和神舟八號對接——工作狀態必須要正常才行。「天宮一號」裡人能否正常生活、能否呼吸正常空氣、溫度環境、溼度環境是否適合,這些都需要在地面不斷進行測量。
網易新聞:現在「天宮一號」的運行狀況如何?
朱毅麟:這段時間來說都是很穩定的,一直保持正常,自從上天以後,地面的測量控制中心一直在跟蹤,不斷跟蹤,測量的參數結果表明,整個「天宮一號」一直是非常正常的,估計它很快就可以迎接神舟八號的到來。
網易新聞:為了要與神舟八號對接,「天宮一號」在對接之前要做哪些準備呢?
朱毅麟:首先要降低軌道,現在它運行的軌道是350公裡,真正對接時要降低到337公裡,在神舟八號上天以後快接近「天宮一號」時,「天宮一號」要調整姿態。
神八發射後1-2天內與天宮對接
網易新聞:神舟八號上天以後預計何時與「天宮一號」對接?何時具備條件朱毅麟:估計快的話,上去以後一天之內就同「天宮一號」對接,如果晚一些,就是兩天之內完成,經過一次對接後再分開,然後再進行一次對接,神舟八號一共要同「天宮一號」在軌道上進行三次對接,對接形成,運行一段時間後再分開,第二次再交會對接。
交會調整需要半天時間
網易新聞:交會過程需要耗時多久?
朱毅麟:要讓神舟八號同「天宮一號」都在一個軌道平面裡面--350公裡的圓軌道,它們一個在前,一個在後,技術上叫做不在同一個相位,有個相位差(編者註:把兩個太空飛行器同地心連成一個線,連成線後形成一個夾角,這個夾角叫做相位差),需要把相位差縮小到零,這個過程叫做「調相」的過程。
第一步不是加速,而是跟蹤神舟八號,神舟八號減速,減低以後,繞地球一圈的時間就短了。「天宮一號」原速飛行,它繞地一圈的時間比神舟八號長一點,同樣的時間裡,神舟八號就可以往前跑一點,把夾角縮小了一點,經過幾次縮小後,它們慢慢就靠近了。
交會的過程時間還是比較長,每繞一圈要90分鐘,一般來說要飛行幾次,一點點接近,可能需要好幾個小時甚至半天的時間,等到它完全接近後,這時距離只有幾個釐米,這時把它們的速度調整到基本相等,速度的誤差不能超過每秒幾十釐米,方向要平行、對整,角度不能偏差零點幾度,位置和速度大小也要完全相等,這樣才能把兩者套起來,這就是一個對接的過程。
網易新聞:對接應該是比較迅速的?
朱毅麟:對接應該是比較短的時間,幾秒鐘就碰上了。
網易新聞:在交會對接整個過程中,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,尤其是現在的神舟八號上無人,完全靠地面操作,我們的地面站分布在全國好幾個地方,在太平洋、大西洋海洋上也有,對接的時候一定是在地面站的控制之下,對接的這一時刻,必須在我們控制站的範圍內。
網易新聞:神舟八號和「天宮一號」交會對接以後以組合體的形式飛行,這個難度在哪裡?
朱毅麟:它的質量更大了、長度更長了,大概接近20米左右(一個是10米,一個是8米),是一個細長的東西,不太穩定,另外它質量比較大了,質量比較大了以後要調整姿態、改變速度,需要花費、消耗的推進器也比較多了。
太空人暫時只能短期駐留
網易新聞:空間實驗室工程包括「空間實驗室、貨運飛船和載人飛船」等系統,各個組件有什麼樣的功能。
朱毅麟:空間實驗室實際是一個大的工程,單說空間實驗就是天上的部分,叫做空間段,……當然現在的神舟八號還只是空間實驗室的前身,不能完全說是空間實驗室。把空間實驗室、載人飛船,貨運飛船送上天少不了運載火箭,所以運載火箭也是空間實驗室大系統中的部分。這是一個複雜的工程系統,都有自己的任務,這些任務缺一不可。
網易新聞:如果神舟十號實現了載人,航天員需要在實驗艙駐守多長時間?
朱毅麟:我們要在2015年以前正式發射空間實驗室,在現在「天宮一號」的基礎上進行改進和完善,然後在2015年前後正式搭空間實驗室,規模也和現在的「天宮一號」差不多,10米長、3.5米的直徑,大約10噸左右。
但這還是一個微小型的空間站,只能開展一些短期有人照料、長期無人自主飛行的空間站,裡面最多能進三個人,但只能短期進行,短的有幾天,最長的有一兩個星期,到時候就看運輸飛船能運多少東西,多長時間運一次上去,如果運輸飛船的運輸量不大,或者運輸飛船只能半年或更長時間運一次,那麼空間實驗室裡航天員待的時間就不長,現在的計劃是短期有人照料,大概是幾天到一兩個星期,如果一兩個月那就不行了,上面的東西必須要有後備,貨運飛船要補給,不補給的話上面的東西就用完了,所以現在還是短期有人照料,長期無人值守,開展一些小規模的科學實驗。
網易新聞:真正的空間站將來能夠達到多長時間的駐守?
朱毅麟:按照現在世界上(的先例),那就很長了,人能上天半年甚至更長時間,因為不斷有運貨飛船,早期有太空梭,現在太空梭沒有了,俄羅斯的「進步號」運貨飛船,每次可以運兩噸半;另外還有歐洲的自動轉移飛行器,一次可以運七噸貨物;日本的H2飛行器,也可以一次運6噸貨物,國際空間站上有六個人,在那兒可以待很長時間,半年以上,也可以經常換人。
我們國家按照載人航天辦公室公布的計劃,我們國家在2020年左右發射的空間站大概由三個艙組成,按照有些專家說的,集團公司總經理說,我們將來的空間站大概是60噸級,就是三個艙,一個核心艙,兩個實驗艙,每個艙一般都是20噸左右,大概18到20米長,加起來60米長,到了2020年左右,我們國家肯定會有貨運飛船了,八九年以後出來了貨運飛船,這時候就看看貨運飛船每次能運多少貨物,如果像「進步號」一樣,每次可以運兩噸半,如果未來的空間站也是三個人,那就可以時間長一點,一個月或兩個月,具體的時間長短要根據將來空間站的具體實際來定,我現在也不太清楚,估計正在研究這些事兒,但至少不會像現在的空間實驗室一樣小,因為是長期需要人照料,短期自主飛行的。
短期自主飛行就沒有人,在天上就像衛星一樣,但還是要保證裡面的系統正常工作,因為無人運行一段時間後最後還是不斷有人上去,這樣時間就會很長了。
神八返回防熱結構非常重要
網易新聞:神舟八號返回時會經歷四個階段:自動飛行階段、自由滑行階段、大氣層階段和著陸階段,朱老師,在這四個階段當中,最危險的階段是?
朱毅麟:其中最重要的幾個關,其中最重要的是高壓,首先離開軌道,在軌道上速度是每秒接近8公裡的高速,要回來的話得先減速,然後離開運行軌道往下掉,下掉過程中從350公裡的軌道到200公裡、100公裡,在100公裡以下,80公裡時大氣的密度越來越大了,進入大氣層,這時候叫「載入大氣層」,越往下大氣的密度越來越濃,速度也越來越快,這時摩擦產生的溫度非常高的,
所以載人飛船返回最重要的問題就是防熱結構,需要很嚴密的防熱結構,外面可能燃燒起來了,火光熊熊,幾千度的溫度,都要靠防熱結構把它擋住,保證飛船裡的溫度正常,經過這幾十秒後,主要速度就降下來了,經過大氣阻力的衰減,速度從原來的每秒七八公裡進入到每秒一公裡左右的速度,再慢慢下來,打開降落傘著陸。所以最危險的一段就是載入大氣這一段.雖然很危險,但我們神舟五號、六號、七號飛船,都是經過這個階段的。
網易新聞:神舟八號和「天宮一號」的對接在中國載人航天工程史上有怎樣的意義呢?
朱毅麟:我想意義還是非常大的,就拿載人航天來說,要掌握載人航天,有三大最關鍵的技術,第一個關鍵就是人上天以後要能夠回來,在第一個人真正上天以前,我們所發射的衛星絕大部分都是一去不復返,上天以後就隨它,工作完後兩三年就報廢了,一般很少有回來的,有人以後必須要保證它安全返回,這是最重要的基本條件,載人航天的第一個關鍵技術就是保證人上天,安全返回,這是我們在神舟五號中實現的,解決了第一個關鍵技術。
第二個關鍵技術,將來你發射空間實驗室也好,實行空間站也好,哪怕將來飛往月球也好,這個關鍵技術叫做出艙活動,航天員在空間站出艙活動,這是第二個關鍵技術。
載人航天的第三個關鍵技術就是交會對接,要進一步發展空間站,進一步發展載人登月都需要交會對接的技術,兩個飛行器在空間中交會對接。
這三個技術掌握以後,才能說我們真正掌握了載人航天的全部技術,否則還是缺一點兒,這是最後一步技術,有了這個技術,又有了前面所講的安全返回、出艙活動,下一步建造大型空間站就有了基礎,將來如果再考慮載人登月飛行,那也有了基礎,這是很重要的,應當說這是我國載人航天很重要的一步。
網易新聞:中國計劃在2020年建設完成自己的空間站,完成後需要哪些實驗呢?
朱毅麟:1.主要有對人本身的實驗航天員本身可以作為實驗對象,考驗航天員長期在空間條件下工作、生活,生理、心理有些什麼反應,另外,長期在失重情況下工作,心臟功能會慢慢衰退,這對於人將來返回到地面是不利的,所以首先要進行一些人體醫學的實驗。
2.可以進行生物學實驗,比如植物的種子,甚至一些小動物在失重狀態下的生活狀態,它們的生理技能有沒有改變。
3.材料的加固實驗,利用失重狀態,在失重調整下沒有對流的現象,有一些密度不一樣的流體,在空間狀態下不會有沉澱,不會發生對流,可以把密度不一樣的金屬熔化在一起混合得非常均勻,地面如果要做這些實驗,免不了都要沉澱,重的在下面,輕的在上面,一些材料不可能混合得很均勻。
4.製作純度非常高的半導體晶體。
5.研究生命的現象,細胞、微生物、低等植物的生長情況。
(完)