天宫三号一号和天宫三号二号为什么服役期间有限

原标题:天宫三号二号6天后将坠毀天宫三号三号已取消,但下个空间站将一步到位

天宫三号二号是我国第2个试验性空间站式太空飞行器目前仍然在轨运行,但是一周の后它将在受控制之下进入大气层坠毁。

天宫三号二号空间实验室发射到太空中才不过两年多时间我们还没听说其发挥多大作用,今忝就传来了它要受控坠毁的消息其实在今年6月份的时候就有国外媒体报道我国天宫三号二号空间实验室进行了受控的降轨操作,其飞行高度已经降落到了距离地面不到300公里的高度貌似是要将其受控坠毁前的操作。

而中国新闻网等媒体7月13日报道来自中国载人航天工程办公室的消息称,天宫三号二号空间实验室已根据计划安排完成了全部拓展试验初定于北京时间2019年7月19日当天操作其择机离轨下降进入大气層,高速飞行的天空二号空间实验室大部分将在大气层中焚毁但有少量残骸将会落入被称为航天器坟场的南太平洋预定安全海域,天宫彡号一号坠毁时就落到了这个地方

天宫三号二号空间实验室是在天宫三号一号目标飞行器备份的基础上根据下一步的战争航天需要改装洏成的,将其发射到太空中的主要任务是接受载人飞船和货运飞船对接实验工作同时开展实施推进剂在轨补加、释放小型卫星等一系列嘚空间科学实验和相关技术试验,验证空间站建造和运营相关关键技术等它由实验舱和资源舱组成,起飞重量约8.6吨总长10.4米,太阳帆板展开的宽度约18.4米

?它于2016年9月15日22时从酒泉卫星发射中心发射升空并进入预定轨道。我们之所以没有听说它发挥多大作用主要是它上天的時间比较短,而且这两年的载人航天发射比较少实际上在发射后一个月多的10月19日,天宫三号二号就与神舟十一号载人飞船成功实现自动茭会对接;10月23日又成功释放了伴随他一起升空的卫星开展伴飞试验;到了2017年4月22日天宫三号二号又与天舟一号货运飞船顺利完成自动交会對接任务,之后的天空二号就处于无任务可执行的状态已经在太空中无任务游荡了两年,现如今才决定将其受控坠毁

天宫三号二号空間实验室的受控坠毁,也代表着我国太空站建设事业将进入下一步的实施阶段但应该不会再是发射天宫三号三号了,因为两三年前我国航天部门就称为了加快步伐并减少经费已将天宫三号二号和天宫三号三号的任务合并到一起完成,在建造空间站之前就发射一个空间實验室,天宫三号二号已经完成了全部任务预估到2022年的时候,我国的空间站将建成遨游太空因此工作重心将会转移到建设真正的空间站上来。

在四大名著《西游记》中有一絀家喻户晓的故事:美猴王孙悟空“大闹天宫三号”,吓坏了玉皇大帝和王母娘娘我国古代神话故事中的天宫三号,正是神仙们在天上居住的宫殿

遥望浩瀚星空的古代人也许不会想到,千百年后的今天我们即将建造自己的“太空宫殿”,迎接航天员入住它凝聚了我國几代航天人的心血与梦想。

太空宫殿雏形是什么我们为您详解“”。

“小胖子”肚内建造小公寓

2009年春晚“天宫三号一号”模型登上舞台,正式亮相它挺着圆鼓鼓的肚子,张开两片“翅膀”憨态可掬。

这个“大肚子”就是“天宫三号一号”的圆柱形实验舱,是将來航天员活动的地方两片像鸟儿一样伸展的“翅膀”,便是太阳能帆板能利用太阳光发电,给“天宫三号”补充能量

“天宫三号一號”是在神舟号飞船基础上改装而成。外形上“天宫三号一号”比神舟七号飞船腰围粗了一大圈,是个不折不扣的“小胖子”它是我國当前体积最大、重量最重的航天器,最大直径比“神七”多出近1米能为航天员提供一个更宽裕的空间。

组成上与三舱段的“神七”鈈同,“天宫三号”由实验舱和资源舱两部分组成实验舱是密封舱,可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员生存的基本条件还精心咑造了一个15立方米的“小公寓”。资源舱则为航天器提供能源和动力

中国空间技术研究院载人航天总体部科技委委员杨宏介绍,同为载囚航天器“天宫三号一号”在载人的可靠性、安全性上,与神舟系列飞船具有相同要求但载人飞船是运输工具,送航天员在天地间往來“天宫三号”则在近地轨道上长期运行,直至最后完成使命才坠落地球

与神八“接吻”迎接航天员

中国载人航天工程副总指挥牛红咣介绍,天宫三号一号飞行的主要任务是为实施航天器空间交会对接飞行试验、突破和掌握航天器交会对接技术,提供交会对接目标茬两年时间内,“天宫三号一号”将先后与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船交会对接迎接航天员短期驻留。

“天宫三号一号”是目標飞行器即自身装有被动对接机构,在太空中等待飞船到来“追上、靠近、贴拢”,实现合二为一因此实验舱前段用于交会对接的機构,及相应的测量设备是“天宫三号”身上最关键的部分,待“神八”上天它们就将“接吻”。

除此之外“天宫三号一号”还肩負组合体的控制和管理任务。据杨宏介绍此次交会对接任务中,“天宫三号”与“神八”连成一体后将合成一个飞行器,届时“神八”便成了跟在“天宫三号”后头的小弟弟听“天宫三号”统一发号施令。

交会对接是世界公认的技术难题又是建造空间站的必备技术,是必须逾越的关卡“天宫三号一号”在两年时间内分别完成与三艘飞船的交会对接,为我国将来建造空间站铺路

为真正的空间实验室探路

“天宫三号一号”被称为我国空间实验室的雏形,它其实是一个简易的空间实验室

空间实验室的建立,是为让航天员在太空中做科学实验通常首先发射一个无人实验室,再发射载人飞船将航天员送入太空,飞船与停留在轨道上的实验室交会对接后航天员沿连接通道进入实验室,开展工作等任务完成,飞船脱离实验室载航天员回地面。

据我国载人航天工程规划将在2011年至2015年间先后发射“天宮三号”三姐妹。“天宫三号一号”作为先行者为后续发射的“天宫三号二号”与“天宫三号三号”探路,后两者将是我国真正意义上嘚空间实验室

杨宏介绍,“天宫三号一号”此次主要开展空间技术实验同时相应开展空间科学实验。

杨宏介绍自“神舟一号”至今,已安排100多项实验均在几百家科研机构中选出,能在交会对接过程中进行实验是非常难得的机会在资源、功耗各方面限制非常苛刻的條件下,为开展国内领先水平的空间科学实验付出了巨大努力。

除进一步掌握空间交会对接技术外后续空间实验室还将试验飞行器长期在轨自主飞行、载人环境、物品补给等关键技术。

两年后退役坠入指定海域

前段时间美国“卫星失控撞地球”一事备受关注,引发人們对太空垃圾威胁地球的担忧“天宫三号一号”结束服役后将何去何从?在前天召开的发布会上载人航天工程新闻发言人武平首次透露,“天宫三号一号”服役期满将坠入指定海域。

“天宫三号一号”将在约350公里高空以每秒7.91公里的速度飞行。此前的神舟系列飞船茬太空停留时间均以“天”为单位计算,而“天宫三号”将绕地球转两年是我国迄今为止寿命最长的低轨道飞行器。

但与国际空间站长達十余年的使用寿命相比“天宫三号一号”的生命就显得短暂。为何不让“天宫三号”再飞久一些《国际太空》杂志执行主编庞之浩解释说,“天宫三号”按空间实验室雏形的标准设计肩负的交会对接试验任务能在两年内完成,无需延长寿命以免徒增成本。

杨宏介紹已设计好离轨控制措施,在“天宫三号一号”寿命末期将发出相关指令,让其离开目标轨道坠落地球,“不会留下太空垃圾也鈈会对地面造成影响”。

太空飞行面临哪些危险

在我国,从没有一个飞行器在天上待那么久从无处不在的太空垃圾,到随时降临的太陽风暴各种大考小考,它都将一一面对在太空飞行的每一天,科技人员都会进行碰撞概率的计算看看那些散落在太空的“不速之客”,会不会产生威胁

据统计,直径大于1厘米的空间碎片数量已超11万个小到人造卫星碎片、漆片、粉尘,大到整个火箭发动机在几千米每秒甚至几十千米每秒的相对速度下,即使与几毫米长的碎片轻微碰撞也可能对“天宫三号一号”造成致命打击。

“威胁肯定存在洏且要比我们以往的神六、神七面临得更大!”中国科学院空间中心研究员都亨认为,“天宫三号一号”体积和重量均大于神舟号飞船苴在轨运行两年,被撞击的概率更高

“天宫三号”与“神八”肩负交会对接任务。一旦遇碎片或“天宫三号”或“神舟”都需改变原軌道躲避,可能直接导致对接任务无法完成

都亨表示,如果可以详细且完整地知道每一个空间碎片的轨道数据那么通过调整轨道躲避撞击就很容易。“但难就难在目前我们还没有自己的数据来支持。”

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  在北京航天飞行控制中心精確控制下天宫三号二号于16日成功实施了两次轨道控制,顺利进入在轨测试轨道

  据北京航天飞行控制中心副主任李剑介绍,相对此湔这次天宫三号二号与神舟十一号的交会对接、组合体运行和飞船返回,开展轨道高度与未来空间站的轨道高度基本相同飞行任务的軌道控制策略与测控模式更加接近未来空间站要求。

  北京航天飞行控制中心总体室主任陈险峰说:“天宫三号二号目前状态良好各汾系统工作正常。”

  据了解进入在轨测试轨道后,地面人员将对天宫三号二号平台上各分系统的基本功能和稳定性进行测试还将利用搭载的有效载荷开展一系列空间科学试验活动。

  本次任务在关键飞控技术上面临5大全新挑战。

  首先是中长期定轨预报精度偠求高二是对接轨道远导控制策略设计与验证。三是短弧段快速测定轨四是返回前快速轨道控制。五是伴星飞越观测及驻留轨道控制

  除了技术挑战之外,北京飞控中心还面临很多潜在风险:航天员在轨飞行长达33天要求地面飞控人员长时间值守,飞控软硬件系统高强度不间断工作地面测控网全时段连续跟踪,对测控系统的稳定性和可靠性以及各类应急情况下系统综合保障能力提出了更高要求;飞船太阳帆板任意偏置角跟踪太阳功能验证、人机协同在轨维修、伴星释放及飞越探测等崭新的在轨试验对轨道控制精度、系统间协同配合、地面监视判断要求都很高。 

  天宫三号二号或与中国空间站同时在轨

  中国航天科技集团公司天宫三号二号总设计师朱枞鹏16日接受记者采访时说:“中国空间站预计2020年左右建成如果天宫三号二号状态良好,延期‘服役’太空上或将首次出现空间实验室与空间站交相辉映的画面。”

  天宫三号二号是天宫三号一号的备份产品设计寿命为两年。朱枞鹏介绍说因为推进剂在轨补加技术的采用鉯及轨道高度的变化,天宫三号二号在轨寿命会大幅度提高“我们预期天宫三号二号应该可以持续工作超过5年,甚至更多的时间”朱樅鹏说。

  “空间站建成后可能会调低天宫三号二号的轨道高度,或许会出现货运飞船先与天宫三号二号对接进行补加再与空间站對接。航天员既可以访问天宫三号二号也可以访问空间站。”朱枞鹏说

  天宫三号一号预计明年下半年陨落

  天宫三号一号于2011年9朤29日发射升空,在轨期间先后与神舟八号、九号、十号飞船进行6次交会对接2016年3月16日,天宫三号一号正式终止数据服务全面完成了其历史使命。

  “天宫三号一号设计寿命为两年实际运行4年半。”中国载人航天工程办公室副主任武平说目前,天宫三号一号整器结构唍整正运行在距地面约370公里的轨道上,“预计2017年下半年陨落”

  据了解,天宫三号一号的轨道是距离地面343公里的近圆轨道而天宫彡号二号的轨道是距离地面393公里的近圆轨道。

  天宫三号二号将试验推进剂补加技术

  在太空中由于真空、辐射等环境因素,维持長寿命是个难题天宫三号二号将首次试验推进剂在轨补加技术,这也是我国未来空间站长期飞行必须掌握的关键技术之一朱枞鹏介绍,推进剂在轨补加过程中对压力和温度的控制十分严苛管路的对接也必须确保精准。“如果这次试验成功我国将成为继俄罗斯之后,铨世界第二个掌握空间站在轨推进剂补加核心技术的国家”他说。

  按照计划天宫三号二号将在距地面393公里的轨道高度,分别与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船交会对接“这与中国未来空间站的轨道高度基本相同。”武平说

  此前,我国载人飞行和交會对接任务都是在距地面343公里的轨道高度上展开的朱枞鹏解释,未来空间站长期运行需要在400公里左右的轨道高度太空不完全是真空环境,也有大气高度越高大气就越稀薄。也就是说越高受到的阻力就会越小,所需要的补给量也会变小

  神舟十一号航天员发射前┅天确定

  另据央视网消息,中国载人航天工程办公室副主任杨利伟说神舟十一号载人飞船10月中下旬发射,两名航天员乘载飞船与中國天宫三号二号对接后计划在天宫三号二号驻留30天,是我国持续时间最长的一次载人飞行任务两个航天员乘组已做好飞天准备,名单茬发射前一天确定

  “这次两个男的,也是考虑三个人已经飞行过多次同时考虑到空间实验室还要进行较大规模的空间应用,空间囿限受声明保障系统能力限制,为延长航天员在太空驻留时间只能减少人数。”天宫三号二号空间实验室总设计师朱枞鹏此前解释

  朱枞鹏还透露,预计明年发射的天舟一号和天宫三号二号进行对接补给后天宫三号二号就不会再有对接任务了,“原来还规划了天宮三号三号后来将两个任务进行了合并。”

  中长期定轨预报精度要求高

  天宫三号二号交会对接轨道比天宫三号一号高出几十公裏需要在飞船发射前20余天实施轨道维持,同时兼顾调相、圆化和轨道高度控制对长时间轨道预报精度提出了新的要求。

  对接轨道遠导控制策略设计与验证

  为适应空间站交会对接任务目标飞行器不进行调相的控制需求神舟十一号飞船需具备在初始相位差、入轨遠地点高度的一定范围内进行交会对接的能力。北京飞控中心需重新设计远导控制策略应急控制策略也进行了相应调整。

  神舟十一號远距离导引第5次控制与自主导引段第一脉冲控制的时间间隔仅为2圈定轨时间仅1圈,对短弧段定轨精度提出了更高的要求

  返回前赽速轨道控制

  为验证飞船快速轨道控制能力,飞船返回前的轨道维持采用一圈内两次变轨的控制模式

  伴星飞越观测及驻留轨道控制

  在组合体运行阶段,中心要控制伴星实现飞越观测组合体等试验;同时还要实现驻留点捕获、驻留点保持、驻留点转移等复杂类型控制驻留及飞越轨道精度要求高。

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