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天舟一号将于今日19时41分发射 “箭”在弦上

天舟一号将于今日19时41分发射 “箭”在弦上

Xtecher原创 丨 科技快讯

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2017-04-20

又田

Xtecher特稿作者

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据中国载人航天工程办公室消息,经空间实验室飞行任务总指挥部研究决定,瞄准4月20日19时41分发射天舟一号货运飞船。

 

天舟一号是我国首个货运飞船,实际上,昵称为“快递小哥”的天舟一号,要做的不仅是送货。天舟一号货运飞船发射升空后,将进入高度约380公里的运行轨道,之后将与在轨运行的天宫二号空间实验室进行自动交会对接。鉴于未来天舟飞船要承担为我国空间站输送物资的任务,针对空间站的特点,这次天舟一号还需要完成大量实验。

 

作为中国首艘太空货运飞船,天舟一号的首飞,将标志着中国载人航天工程胜利完成“三步走”战略中的“第二步”任务,为空间站建设任务奠定坚实技术基础。

 

中国首艘货运飞船

 

天舟一号货运飞船全长10.6米,最大直径3.35米,总重量13吨,是目前我国体积最大、重量最重的航天器。


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此次,天舟一号携带6吨多重的燃料和物资飞向天宫二号空间实验室。其中,推进剂补加能力约为2吨,上行载货比优于国际现役货运飞船。

 

国际宇航联空间运输委员会秘书长、中国航天科工集团公司二院二部研究员杨宇光日前透露,天舟一号具备独立飞行3个月的能力,具有与天宫二号空间实验室交会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。

 

天舟一号货运飞船通过长征七号火箭发射入轨之后,需要两天的时间与天宫二号空间实验室进行首次交会对接,形成组合体,随后开始推进剂补加实验。

 

对接后,通过两个航天器的燃料储箱之间产生的压力差,推进剂从天舟一号自动输送到天宫二号上。首次补加推进剂之后,组合体进行两个月的飞行,随即,天舟一号飞船撤离天宫二号,从另一侧与天宫二号进行第二次对接。

 

天舟一号飞船总共搭载40台科学实验设备,进行新型元器件在轨验证、空间环境探测、力学环境测量、生命科学方面等13项太空试验。

 

完成绕飞实验后,天舟一号与天宫二号将再次分离,两个飞行器独立飞行三个月。在此期间,天舟一号将主要进行空间科学试验。在三个月末期,天舟一号还需与天宫二号进行最后一次对接,验证自主快速交会对接技术,其要求两个航天器在6个小时左右实现对接。

 

自主快速交会对接完成后,天舟一号会再次与天宫二号分离,此时,天舟一号主要任务就完成了,之后它会根据燃料剩余的情况,尽可能飞行更长的时间,来继续开展空间技术试验。

 

空间科学实验和技术试验

 

天舟一号飞行任务中,主要开展哪些科学实验和技术试验?

 

中国科学院空间应用系统副总设计师李绪志透露,空间应用系统在天舟一号货运飞船上主要开展了微重力对细胞增殖和分化影响研究、两相系统实验平台的关键技术研究、非牛顿引力实验检验的关键技术验证、主动隔振关键技术验证等科学实验研究及技术验证试验。

 

李绪志介绍,“微重力对细胞增殖与分化影响研究”项目主要开展微重力环境对干细胞增殖分化、生殖细胞分化及骨组织细胞结构功能的影响,将对空间进行30天的细胞贴壁培养和悬浮培养。通过贯流式培养系统提供营养液,获取细胞原位明场显微图像和荧光图像。

 

骨研究方面,在空间微重力环境下开展包括人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化、骨与成骨细胞的增殖分化机制研究,基因编辑的成骨细胞分化研究,药物干预的成骨细胞增殖研究等。这些研究成果从骨质流失的分子机制、调控因子、药物干预等方面为空间人类活动和地面人群骨骼系统健康提供理论和技术基础,为开发抗骨质流失药物提供技术依据。

 

干细胞研究方面,在空间微重力环境下开展诱导型多能干细胞向心肌分化、胚胎干细胞增殖分化、肝干细胞增殖等研究,这些研究是组织工程与再生医学的基础,为应用多能干细胞进行缺血性心脏疾病的治疗、肝干细胞移植治疗肝功衰竭等提供重要依据。

 

生殖细胞研究方面,空间人类胚胎干细胞定向分化生殖细胞属国际首创,将填补国际空白。主要研究微重力环境下人生殖细胞发育与成熟的基本规律,为太空人类生殖提供理论依据和技术支持。

 

“两相系统实验平台关键技术研究”项目开展微重力条件下流体的蒸发和冷凝实验研究。

 

“自然界有很多蒸发与冷凝现象,在地面上是因为是有对流的条件,在‘空间’中,要认识微重力环境下,具有质量交换流体相变渐变的动力学复杂特征,与相变传热的特殊规律,探索航天热设备在轨运行的强化换热机制。”

 

李绪志表示,认识微重力环境下具有质量交换流体界面动力学复杂特征与相变传热特殊规律,探索航天热设备在轨运行的强化换热机制,实验验证空间实验工质供给、气/液分离与热控等两相系统关键技术,为我国空间站两相系统实验柜和流体科学实验载荷研发奠定技术基础。

 

李绪志说,该项目由我国科学家首次提出,也是国际上首次开展蒸发与冷凝组合空间实验,有望使我国在此领域率先获得科学成果和实验技术的突破。

 

“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”项目在轨测试高精度静电悬浮加速度计工作性能,静电悬浮加速度计分辨率达到国际先进水平,获得的在轨试验结果可为非牛顿引力实验检验进行关键技术验证,也将对我国“卫星重力测量”、“空间引力波探测”等空间计划提供重要技术支撑。

 

“主动隔振关键技术验证”项目在轨进行六自由度磁悬浮主动隔振关键技术验证;同时为非牛顿引力实验检验关键技术验证装置提供高于飞行器平台1—2个数量级的微重力环境。也将为空间站高微重力实验平台研制奠定技术基础。

 

将开启空间站时代的黎明

 

中国为何要研发货运飞船?航天科技集团五院天舟一号货运飞船总设计师白明生解释称,未来中国的空间站在太空轨道运行,会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度,为了要保持原有的高度,就必须消耗燃料推动空间站上升,这就需要货运飞船为空间站进行燃料补充。


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杨宇光进一步表示,未来中国的载人空间站,将有几名航天员在轨长期驻留,在乘组轮换期间甚至将有两艘神舟飞船和更多的航天员短期同时在轨。显然,没有货运飞船的支持,是无法完成长期在轨驻留任务的。这也是中国航天研发天舟货运飞船的根本原因。

 

因此,对于中国来说,天舟一号将开启空间站时代的黎明。

 

此外,航天专家还将视线投向更远的未来,例如建设月球基地或火星基地,必然需要降低货物运输的成本。

 

“将月球基地的货物运输成本降低到近地轨道货运的水平”,杨宇光说,那将使人类进入“开发太阳系的新纪元”。

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