梦天实验舱加入“天宫” 货物气闸舱能释放卫星!

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  梦天实验舱2022年10月31日升空,将加入成为中国太空站一部份,至此“天宫”完成建造。梦天实验舱的最大看点,是它拥有一个设计与性能都世界领先的货物气闸舱,而这个货物气闸舱还能释放卫星,是中国太空站一大突破。

梦天实验舱专攻物理及太空材料研究

中国太空站-中国空间站-天宫-梦天实验舱
梦天实验舱长17.9米,竖起来相当于5层楼的高度。(网上图片)

  梦天实验舱是中国太空站的第三个舱段,它长17.9米,最大直径4.2米,重23吨,尺寸和重量与和2022年7月发射的问天实验舱相若,两者都比2022年3个月升空天和核心舱长了1.3米,同是目前中国的最大航天器。

  梦天实验舱和问天虽然尺寸相若,骤眼看还有几分相像,但他们是各有识别点的,最直观是问天的气闸舱呈四方体,像是一颗“骰子”,梦天的同一位置则呈圆柱体,一眼就可分辨。

  梦天实验舱由工作舱(加压密封舱)、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成,其中长9.3米的工作舱是最主要部份。

梦天实验舱由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成,其中工作舱所占比例最大。(网上图片)

  由于梦天功能较为集中,主要是做实验,兼作一定存储区和缎练区功能,所以它的工作舱里没有为太空人生活而设的“睡房”、“厕所”等设施,又不需如问天般扮演“关键平台”角色,它能尽用空间放置实验设备,能进行实验项目也更多。

  当然,生活设备是大众最易明白、最看得懂的东西,没有这些设备,梦天的受关注程度或不及其他两个舱段。

  根据分工,作为“天宫”第二个实验舱的梦天舱,主要面向微重力状况下物理和太空材料实验,工作舱里装设有13个实验机柜。

梦天实验舱特设货物出舱专用通道

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梦天实验舱发射前,网上流传着它内部环境图片,但这与真实情况或有出入。(网上图片)

  梦天实验舱的工作舱旁边,是载荷舱和货物气闸舱,后者其实是与工作舱连接,并嵌套在载荷舱里;它也是梦天的最大特色。

  长2.3米、直径2.2米的货物气闸舱是专供货物、实验品出舱而设计,它有内舱门、外舱门、“载荷转移机构”等部份。内舱门在工作舱和货物气闸舱之间,外舱门则是由货物气闸舱通往舱外,在气闸舱面向地面的一边。

  而“载荷转移机构”的名字或不太好理解,资料显示,其实它是一组具备伸缩、旋转功能的运输机器,能在太空人操纵下,把实验品从工作舱,经过货物气闸舱送到舱外,就像一条输送带。

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图1显示“载荷转移机构”横向经内舱门伸向工作舱,太空人把实验品安放在它上面。此际外舱门关闭,货物气闸舱的气压环境与工作舱一致。
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图2显示“载荷转移机构”伸出外舱门,把实验品送出舱外。此际内舱门关闭,货物气闸舱处于真空环境。(网上图片)

  实际操作上,工作舱的太空人把实验品放上“载荷转移机构”,然后启动装置,实验品被自动送入货物气闸舱。此际内舱门会关上,货物气闸舱开始减压,直至与舱外太空环境平衡。接下来外舱门打开,“载荷转移机构”便把实验品送出舱外,反之亦然。如果有需要,太空站的机械臂还可以“出手相助”,将出舱的货物转送到太空站外部指定位置。

  更值得注意的是,梦天的货物气闸舱能够直接向太空释放微小卫星,这是中国太空站的一大突破。  

  其实在梦天实验舱之前,人类在太空实际使用过的货物气闸舱,只有国际太空站希望号实验舱的一个。

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梦天实验舱能把大尺寸货物投放至真空

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运行神舟十四号任务的太空人(左起)蔡旭哲、陈冬和刘洋,在“天宫”迎来梦天实验舱的加入。(网上图片)

  在没有货物气闸舱之前,实验品进出太空站要由太空人手“搬运”,颇费事失事,一则是转移数量有限,再者是过程中太空人必须出舱,而出舱会涉及穿着舱外航天服、吸氧排氮等一大堆繁复程序,个中还伴随着各类安全考验。

  而有了专用货物气闸舱,实验品出舱靠“载荷转移机构”,太空人只需在工作舱内操控,安全、快捷得多,“舱外暴露实验”的项目得以不断更新。

  “舱外暴露实验”指的是把装置或样品放到航天器外,让它直接暴露在真空和高辐射环境中,以测试变化,这是太空实验的新重点。

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梦天实验舱是中国太空站第三个舱段,也是现阶段最后一个舱段。图为中国太空站地面验证舱,右侧的是梦天舱。(网上图片)

  那“梦天”与希望号的货物气闸舱又如何比较?

  报道称,“梦天”货物气闸舱的“载荷转移机构”每次能运送多组实验品,希望号只能转移一组;“梦天”使前所未有的大开方形舱门设计,能供90毫米×1,150毫米X1,200毫米、重400公斤的大型货物、实验品和卫星进出,希望号的圆形小舱门则小得多,两者功能和设计高下立见。

  另外,梦天号货物气闸舱还自带多块大面积展开式“舱外暴露实验平台”,操作成本更低。

梦天实验舱加入后 “天宫”还有第二期?

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梦天实验室在发射前两个多月,亦即是2022年8月,已运抵海南文昌发射场。(网上图片)

  至于货物气闸舱的另一边,亦即梦天实验舱最末端、外观呈圆椎形的位置,是梦天实验舱的资源舱,它主要负责提供能源和动力,功能与问天相若。

  据悉,梦天实验是在2022年11月31日下午3时37分,由长征五号B发箭发射升空,并顺利进入轨道。

  说完梦天实验舱的特点,最后再说一点“历史”。

  原来中国太空站在设计之初,是没有货物气闸舱、甚至没有梦天实验舱的,该位置打算安装一部大口径巡天太空望远镜。

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梦天实验舱由长征五号B火箭搭载升空,该火箭在火箭前数天转移到发射区候命。(网上图片)

  后来专家发现太空站的震动会影响拍摄,遂把望远镜改成一个独立航天器,伴随太空站在同一轨道上飞行,这便是最快2023年发射的“巡天光学舱”(巡天望远镜),而太空望远镜移走了,该舱段亦成了现在的梦天实验舱。

  依照流程,梦天实验舱升空后会先停泊在“天宫”的前向对接口,完成检测再转位到侧向永久停泊处。当它“安顿”好,中国太空站将告建成,进入营运阶段。

  不过这里说的“建成”仅是中国太空站的第一期,未来它极有机会展开第二期建设。至于中国太空站的第二期包括什么,这是后话。

 

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中国太空站在梦天实验舱加入后完成建造。(网上图片)

 

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