天宮一號將降軌、調整姿態
網易新聞:天宮一號在與神九對接之前, 需要做哪些準備?
焦維新:天宮一號是個目標飛行器,所以目標飛行器主要做姿態調整,追蹤飛行器(神九)既要做姿態的調整又要做軌道的調整,所以對目標飛行器來講就是姿態調整好。在跟神八對接以後軌道又升到比較高的高度,大氣的阻力比較小,因為雖然在300多公裡的高度上大氣比較稀薄,但對高速飛行的太空飛行器來講還是有阻力,在阻力的作用下軌道會逐漸地降低。這樣我們覺得為了維持軌道額外需要更多的燃料,升到比較高的高度就比較節省燃料了,下降的速率比較小一些。
那麼在這之前,現在它已經降低到低的軌道了,所以他做兩件事,第一是軌道降低到比較低的高度了,上次和神八對接的時候它的高度是343公裡的圓形的軌道,估計這次很可能也是這些軌道。再一個就是把姿態調整好。所謂的姿態就是飛行器自己的走向跟運動方向的曲向等都是屬於它的姿態。應該說它的軸線跟運動方向一樣,這樣姿態調整了以後便於目標飛行器跟它進行交會對接,天宮一號主要是這方面的準備。
網易新聞:主要是降軌和調整姿態。
焦維新:對。
預計神九發射後2天對接
網易新聞:預計神九發射升空多久會和天宮一號對接?
焦維新:一般太空飛行器和另一個太空飛行器對接需要有個準備工作,美國的太空梭跟空間站對接的時,3天左右,我們大概2天左右的時間。
手動對接
網易新聞:本次將會驗證手動交會對接,手動對接和自動對接的具體區別在哪個步驟?
焦維新:作為交會來講是在太空裡在固定的時間走到一起去,以什麼樣的速度靠近?什麼樣的方向靠近都得隨時要計算他倆相對的距離。手動交會對接首先傳感器系統和自動對接一樣,還是都得有,比如說雷射測距儀、雷達的,還有攝像機,我們經常在電視裡看到有比如說瞄準的時候,一般都是最中心的十字,我看攝像機應當對著天宮一號尾部中間,對接的中間的地方,我始終在比如說靠近的時候對著它,根據攝像機判斷偏離了多少,又根據雷射測距儀或者是雷達系統告訴你現在離它多遠。
這時候就手動操作了,有操縱杆,要對得好就必須有姿態,姿態涉及到飛船的軸線跟天宮一號的軸線是不是在一條直線上,你偏了的話有傾角也不行。平動或者是向前運動或者是向左運動,向右運動,一點點靠近,而且要對的準。所以這個過程根據它的測量的數據航天員通過操作方法手工操作來做的。所以這就有很大的不同了。
網易新聞:太空人手動操作的過程中,通過什麼判斷應該來對接了?
焦維新:首先是傳感器得有。我現在距離10米、8米都是非常地準確的,一是前後距離都多少,這都是非常準確的,可以做到誤差非常小,我跟它相對的距離,另外偏差多少,我中間的十字跟它是不是對的準,這都看得很清楚的。就是說我跟它相距多遠,是不是在一條直線上都是可以看得清楚的。
網易新聞:手動交會對接最難的一點是什麼?
焦維新:手動的交會對接應該說,第一我們的傳感器是測量是準確的。只要根據傳感的數據,根據它的曲向和距離操作就可以了。一是經驗一是心理素質。舉一個例子,比如說你開汽車要轉彎,誰都知道左轉彎要這樣彎一下,可是彎的角度不一樣,究竟有多大的角度不經過駕校的訓練是不知道的。再有一個是心理素質的問題。第一是技術過硬,心理素質也過硬,應當說技術是高技術,但我們操作的時候是比較簡單的。我們為什麼說是傻瓜相機呢?不是說傻瓜相機的質量差或者是功能低,只是說功能多但操作的時候非常地簡單。大家都知道傻瓜相機是這個意思。
這涉及到前後的距離、方向什麼的,很多的三維的運動的問題,但操作的時候可以很簡單。所以要說訓練有素的航天員掌握了操作的要領,最重要的是要有一個過硬的心理素質,我覺得不會出現大的問題的。在地面其實我們也經常聽到不是笑話的笑話,比如說有些司機技術不過硬,心理素質不高,一不小心跟人撞上了,趕緊踩剎車一腳踩在油門上了。我不是說我們的航天員會犯這種低級的錯誤,就是一種比喻。
比如說我讓他向右偏一下,你想往右可是操作的時候就往左了。這都是低級錯誤。所以只要心理素質好、技術過硬不會出問題的。
手動交會成功率大於自動交會
網易新聞:根據以往其他國家的經驗,在成功率上,手動交會和自動交會相比如何?
焦維新:因為現在搞交會對接的國際上主要是美國和前蘇聯,美國主要以手動交會對接為主,俄羅斯以自動交會對接為主。從出現事故的概率來看,俄羅斯概率比較多一些,手工交會對接和自動交會對接相比, 成功率比較大。
網易新聞:如果手動對接不成功, 是否會有第二次對接的機會?
焦維新:如果一個飛船它功能比較強大的話,第一次對接沒有成功,它可以調整軌道進行第二次對接。這種情況下在歷史上也發生過,大約就是去年,俄羅斯的聯盟TMA飛船專門是與國際空間站交會對接的,象聯盟系列飛船都已經發射了100多次了很有經驗了。但去年跟國際空間站第一次交會對接就失敗了,所以進行的軌道調整第二次對接。
這也是衡量一艘飛船是不是先進、技術是否成熟的重要的指標,調整軌道進行再次對接。
神九攜帶活體蝴蝶測試卵在微重力情況下怎麼壯大
網易新聞:這次空間實驗將包括哪些領域的科學實驗?
焦維新:天宮一號實驗基本有這三個方面,第一是空間環境的探測,測量飛船所在高度的空間環境,比如說電磁環境、空間離子輻射、大氣的狀態,這個一般來講是用不著航天員操作的,用儀器就可以了。然後對地觀測系統有多光譜的光譜議對地球進行觀測。對地球觀測是這樣的,這時候類似於一個遙感衛星,因為遙感衛星有紅外攝像機、可見光攝像機還有多光譜的攝像機對地球進行多光譜的拍照,可以了解地球的資源、環境、災害等等,從這裡判斷信息。
網易新聞:活體蝴蝶的攜帶是為了驗證什麼?
焦維新:也看原來是一個卵在微重力情況下怎麼壯大的過程。地面演變的過程我們都知道了,但是在微重力情況下又會怎麼變化呢?可能會不一樣,可能會相差很大。有一些事情我們司空見慣,比如說蠟燭的火焰在微重力情況下是半球型的。一些狀況在微重力情況下有一個變化,我們國家的中學生提出了一個實驗方案是在美國的太空梭上進行了實驗,大家知道蜘蛛織蜘蛛網非常地複雜,可是在微重力情況下它會不會織網?我們也不清楚,也沒法兒預言,在微重力情況下就可以看到有什麼樣的變化,挺有趣的。
神7航天服價值3000萬, 僅能用一次
網易新聞:此次和神7太空行走不一樣,並沒有安排出艙的計劃。
焦維新:我想沒有安排這個有兩方面的原因,第一是我們並不需要到艙外安裝什麼東西。我們一個航天服就是3000萬人民幣,上次神七太空行走的時候,航天服就放在了其他艙裡面,最後就被大氣層燒了,因為那個東西在返回艙沒法兒呆。將來我們建立了空間站以後,航天服就放在其他艙裡面,太空行走的時候到其他的艙穿上。可是上次太空行走的時候,其他艙我們返的時候跟返回艙分離了,它就到大氣層被燒到了。所以這次也沒必要搞那個東西。
網易新聞:進入太空之後太空人的身體可能哪些不適感,有沒有調整的方法?
焦維新:恐怕最直接的效應還是不太適應這種微重力環境。一是他不習慣,另一方面可能是因為長期在微重力的情況下,血液的循環完全適應了在地面有重力的情況下,沒有重力的情況下血液循環跟地面都不太一樣,會感覺到身體不適,這是最突出的問題。
當然我們這次十幾天還是比較短期的,國際空間站都是呆一年,國際上最高的記錄一次在太空430多天的也有。 短期內都不會有太大的影響,所以這種效應不會特別地明顯,但是回到地面會有明顯的感受。
因為楊利偉大概是23個小時左右,神六是5天左右,這10幾天在微重力環境下可能下來的時候會感到很不適,到地面以後也會感到不適應,可能站立就站不穩,這都是很自然的事情而不是說有什麼嚴重的問題,就是說他得有一個適應的過程。
天宮空間實驗室應該說在世界上是最小的
網易新聞:首次載人的交會對接在我們航天規劃上的有什麼樣的意義?
焦維新:那還是非常重要的——意義是太空飛行器的在軌組裝。那麼多的部件不可能一次上去,國際空間站94年開始醞釀,2011年才建成,16個國家。建立空間站以及維持空間站的過程,交會對接就是經常性的。所以我們在建立空間站之前要把技術攻克並熟練地掌握。
交會對接技術是載人航天三步走的第二步最關鍵的技術。
前一個技術——太空行走艙外航天服基本解決了、並且上次太空行走以後也發現了設計上有待於改進的地方,航天開門的時候費了好大的勁。
天宮一號完成了使命以後還要陸續地發射天宮二號、三號,相應還要發射神十一、十二、十三、十四,還有貨運飛船的對接,這些工作都是為我們空間站的建設積累各方面的經驗。天宮一號側重這方面的實驗,天宮二號上了不可能完全重複。天宮三號側重的是另外一個方面,我們每一個天宮實驗室都不太大。我們的空間實驗室應該說在世界上是最小的。
雖然每次做的試驗項目有限,可是三個加在一起實驗的項目就很多了,但還是有一個條件,我們期待著把運載火箭長徵五號快點使用。今年報導我們長徵五號發動機最核心的已經通過了一級驗收,因為它是新型的發動機,是也液氧動力發動機,所以有了大運載火箭,我們就為建設空間站打下了很好的基礎。
技術上我們正迎頭趕上歐美
網易新聞:這一次交會對接能把我們和美國以及俄羅斯的差距縮小多少年?
焦維新:雖然美國搞交會對接在幾十年前就進行了,但是我們不能僅僅看待年代差,還要看到我們飛船的技術、測控的技術、對接的技術是迎頭趕上的。
比如說俄羅斯的聯盟四和聯盟五兩個飛船交會對接的時候,兩個太空飛行器對接在一起可是中間沒有通道,還得艙外行走進到聯盟四裡面去,之後一起坐著聯盟四回家的。
我們搞交會對接一搞就都是搞最先進的東西。所以我們不能看美國第一次搞對接是哪年,然後就說我們差了幾十年,但從技術來講絕對不是首次的技術而都是現代的技術。所以我們看到了神八和天宮一號對接的時候真的是完美。
所以我在給學生看科普講座的時候的時候,一開始都是靜靜的,可是一看回放的錄像還是熱烈鼓掌。我們在343公裡的高度上讓兩個太空飛行器對接得這麼準,美國和俄羅斯都是做不到的。所以我們做到的是高水平的。
(完)