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神舟十二号载人飞船发射升空,三名航天员将在太空生活三个月

神舟十二号载人飞船飞行乘组由航天员聂海胜(中)、刘伯明(右)和汤洪波(左)三人组成,聂海胜担任指令长 | 图源:新华社
 
导 读
 
神舟十二号载人飞行任务,是中国 “天宫号” 空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务,也是空间站阶段首次载人飞行任务。三位中国航天员将在太空中生活三个月,并首次开展较长时间的出舱活动,甚至在舱外工作和维修设备。
 
茫茫宇宙中,一座由中国人建造的空间站,正在逐步落地并投入运营,将成为中国乃至世界探索太空的中转站。
 
撰文|王一苇
 
责编|陈晓雪
 
2021年6月16日上午9时22分27秒,神舟十二号载人航天飞船于酒泉卫星发射中心发射升空。三位航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波承担飞行任务,将在太空中度过三个月时间。此前中国航天员在太空中生活的最长记录是33天。
 
神舟十二号飞船飞向的目标,正是在约距离地球390公里的低地球轨道运行的 “天和” 核心舱和 “天舟二号” 的组合体。“天和”核心舱是中国正在建设中的第一个空间站 “天宫号” 的核心舱体,于2021年4月29日发射升空。“天舟二号” 则是在一个月后发射的无人货运飞船,用于向核心舱提供补给。神舟十二号入轨后,将对接 “天和” 核心舱的前向端口,航天员们也将由此进入核心舱驻留。
 
据官方介绍,神舟十二号载人飞行任务,是中国空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务,也是空间站阶段首次载人飞行任务 [1],该任务与中国正在进行中的空间站建设紧密联系在一起,被认为是一个枢纽型工程。
 
在6月16日的酒泉新闻发布会上,中国载人航天工程办公室主任助理季启明透露,此次任务将 “全面验证航天员长期驻留保障技术”,也将 “在轨验证航天员与机械臂共同完成出舱活动、及舱外操作的能力”。也就是说,航天员是否能顺利在空间站长期生活、获得补给物资、出舱活动甚至在舱外工作和维修设备等等,都将在这次航程中得到检验。[2]
 
航天员们将面临什么样的挑战?他们正在建设的是一个怎样的空间站?而如此大费周章建设中国自己的空间站,是为了什么?
 
向太空长期驻留发起挑战
 
这次航天任务将再次刷新中国航天员驻留太空的时间。季启明在发布会上透露,三位航天员将在空间站轨道上驻留约3个月时间。这也是中国航天员首次尝试长期驻留。
 
此前,2016年神舟十一号飞船发射后,航天员景海鹏和陈冬在太空停留了33天,其中在天宫二号内停留了30天,是停留时间最长的记录。在一个月的时间里,他们培养的蚕吐丝结茧,种出了太空生菜,跑步、蹬自行车、打乒乓球,还收看了新闻联播。[3]
 
而与中期驻留相比,90天的挑战显然更大。“天宫号” 空间站也为此被打造成为了目前最 “宜居” 的航天器。
 
分别于2011年和2016年发射的 “天宫一号” 和 “天宫二号”,发射重量都在8吨左右,提供给航天员的舱内活动空间均为15立方米。据《中国航天报》,“天宫号” 空间站的舱内活动空间将提升到110立方米,其中核心舱的活动空间为53立方米。充足的空间也为提供更舒适的环境创造了条件。[4-6]
“天宫二号” 曾经首次采用载人宜居环境设计,区分了睡眠区和工作区,并采用降噪技术、改善灯光等等,为航天员提供更好的工作和休息环境 [5]。
 
“天和” 核心舱在此之上更进一步,不仅提供了更细致的功能分区,还考虑到了清洁、航天员隐私等我们在地球生活中习以为常、而在太空中很“奢侈”的需求。
 
核心舱分为生活区和工作区,生活区内有独立的睡眠区、卫生区、锻炼区,还配有太空厨房及就餐区。甚至还配备了Wi-Fi和 “全屋智能家居”,航天员通过手持终端就能控制灯光,切换多种模式。
 
因为水在太空中会失重,四处漂浮,在“天宫二号”上生活了30天的景海鹏和陈冬曾经因为一直无法洗澡洗头烦恼,在回到地面后直接在直升机上洗了头。此次 “天和” 核心舱提供了一个 “包裹式淋浴间” 的解决方案,航天员可以手持喷枪,把自己擦拭干净。
 
此外,空间站为保护航天员隐私,还设了一条私密语音通道,用于与家人沟通。
 
神舟十一号的航天员任务都在舱内完成,而此次神舟十二号上天,舱外活动将成为重点。仔细看这次的飞行任务标识,与前两次神舟十号、十一号仅仅画了 “天宫” 空间站不同,空间站舱体外部伸出一支机械臂,托着一个身穿宇航服的小人。[1,7]
图源:新华网
 
季启明透露,三位航天员将在机械臂的支持下,首次开展较长时间的出舱活动,进行舱外的设备安装、维修维护等操作作业。在计划的两次出舱活动中,他们将完成舱外工具箱的组装、全景摄像机抬升和扩展泵组的安装等工作。
 
核心舱的日常管理、自身身体健康的管理和科学技术实验也是三位航天员将要执行的太空任务。
 
中国要建的是一个怎样的空间站?
 
与1998年就投入运行的国际空间站(ISS)比起来,中国要建设的空间站目前规模并不大。
 
国际空间站总长109米,稍短于一个美式橄榄球场的长度,总重有419吨 [8]。
国际空间站构成图 | 图源:NASA网站
 
而 “天宫” 空间站,预计在2022年前后完全建成,由核心舱 “天和” 和两个实验舱 “问天”、“梦天” 共三个舱体组成T字型,每个质量都是20多吨,总重为66吨。
中国空间站未来结构示意图 | 图源:新华社
 
中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师柏林厚曾就中国空间站总体规模不及国际空间站,回应《中国青年报》,称 “主要是在建设思路上按照符合中国国情,有所为、有所不为来考虑,综合当前需求和耗费等因素…… 采用规模适度、留有发展空间的思路,既可以满足重大科学研究项目的需要,又同时具备扩展和支持来往飞行器对接的能力。” [9]
 
未来,“天宫” 空间站或许会通过对接口不断扩大规模。一般而言,永久空间站至少要有两个对接口,同时对接载人飞行器、货运飞船或实验舱 [10]。“天和” 核心舱有三个对接口,用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站。中国航天科技集团五院空间站核心舱结构分系统主任设计师施丽铭打了个比方,核心舱相当于树干,其他舱位会安装在接口上,如枝叶不断延伸向外 [9]。
 
相对于此前发射的试验性飞行器,“天和”核心舱已经是我国目前最大的航天器。它全长16.6米,比五层楼还高,发射质量22.5吨,相当于三辆大客车的空重。核心舱是空间站的管理和控制中心,也是航天员生活的主要场所,还能支持开展少量的空间科学实验和技术试验。
 
除了三个对接口外,核心舱还有两个停泊口,用于两个实验舱与核心舱组装形成空间站组合体,另有一个出舱口供航天员出舱活动 [11]。
 
天宫空间站也将是一个开放的空间站。目前,已有17个国家的9个项目入选中国空间站科学实验首批项目,包括多个欧盟国家、印度、俄罗斯、肯尼亚、日本、沙特阿拉伯、中国、墨西哥、秘鲁等,涉及空间天文学、微重力流体物理与燃烧科学、地球科学、应用新技术、空间生命科学与生物技术等领域 [12]。
 
为什么要建空间站?
 
空间站能有什么用处?也许比你想得要多。
 
美国国家航空和宇航局(NASA)在对国际空间站的介绍中提到,他们将空间站用于研究太空中的生活和工作,而这些经验 “会使人类探索更深的太空成为可能”。
 
我们现在知道,微重力状态下的太空生活可能导致宇航员骨密度下降,也会损伤眼睛等 [13]。
 
而NASA于2019年公布的一项针对双胞胎宇航员的对比研究显示,在国际空间站上生活了一年的Scott Kelly相比在地面上生活的兄弟Mark Kelly,在新陈代谢、基因和认知表现上都有明显变化,且在回到地面上后还会持续很久 [14]。而如果未来人们要经过8到9个月的太空旅行到达火星,这些问题就必须纳入考量。
 
此外,在空间站上还可以开展地面上无法进行的科学研究,比如观测地球上因为大气遮挡而难以观测的星体,利用微重力环境合成合金材料或蛋白质晶体等等。
 
除了探索宇宙和科学之外,空间站相关技术的发展也能让地球上的人们获益。NASA就在网站上列举了其中15种好处,如航天员的清洁水系统可以用于缺水或水污染地区、太空远程治疗技术也可用于地球上远程的医疗救助、监测航天员眼部健康的眼球运动跟踪系统也可用激光手术后的跟踪、卫星系统可以监测地球上的水质和自然灾害等。天宫二号就曾做珠江口地区围填海变化监测,为自然海岸线保护提供依据。[15,16]
 
中国建设空间站的设想始于29年前。1992年,中央确定中国载人航天 “三步走”,其中第三步就是建设自己的空间站。彼时,中国还没有自己的载人飞船,空间站听上去更是个遥远的梦想。[17]
 
今天,我们如果抬头看天空,每隔90多分钟,“天宫” 空间站就在头顶飞过 [18]。
 
茫茫宇宙中,一座由中国人建造的空间站,正在逐步落地并投入运营,将成为中国乃至世界探索太空的中转站。
 
欢迎留言,分享你对中国载人航天事业的感想和祝福。
 
参考资料
 
1.http://www.xinhuanet.com/politics/2021-06/15/c_1127564756.htm
 
2.https://mp.weixin.qq.com/s/gTz40ngmEhTyF9TEIft1PA
 
3.https://news.china.com/domesticgd/10000159/20161119/23903249_all.html#page_2
 
4.https://mp.weixin.qq.com/s/kcekbxq8DBWVurduxBlaxw
 
5.http://zhuanti.spacechina.com/n1432740/n1432825/c1442045/content.html
 
6.http://china.cnr.cn/yaowen/20210312/t20210312_525434268.shtml
 
7.http://news.xhby.net/index/202106/t20210616_7126146.shtml
 
8.https://www.nasa.gov/feature/facts-and-figures
 
9.http://www.stdaily.com/zhuanti/rwjsk/2021-04/30/content_1129105.shtml
 
10.https://www.abc.net.au/chinese/2021-04-30/space-station-and-china-s-space-ambitious/100108632
 
11.https://china.huanqiu.com/article/9CaKrnKdXYG
 
12.http://www.xinhuanet.com/tech/2019-06/12/c_1124614930.htm
 
13.https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-is-the-iss-58.html
 
14.https://abcnews.go.com/Health/nasa-study-highlights-profound-effects-space-travel-human/story?id=62330344
 
15.https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/15_ways_iss_benefits_earth/
 
16.http://www.csu.cas.cn/gb/gcdt/gcdt_lmbt02/201903/t20190308_5252111.html
 
17.http://www.csu.cas.cn/gcdt/zrhtgc/zrhtjj/
 
18.https://www.n2yo.com/?s=48274



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