問天實驗艙登場 太空人為何改從這裏出艙?

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  2022年7月發射的問天實驗艙,是中國太空站三個主要組成艙段的第二個。它既是中國太空站的生命科學實驗中心和避險「關鍵平台」,尾部的氣閘艙還將成為太空人出艙太空漫步的新通道。中國太空人以是往從哪裏出艙?為何要改走問天實驗艙?

問天實驗艙氣閘艙優勢明顯

   問天實驗艙分為工作艙、氣閘艙和資源艙三部份,其中工作艙是核心部份,但尾部的氣閘艙和資源艙同樣不可或缺。

  問天實驗艙的氣閘艙連接着工作艙,也就是外觀呈方型的位置。在問天實驗艙與天和核心艙對接後,這裏便是太空人出艙展開太空漫步的主出入口,可以預期日後的「曝光率」將會很高。

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問天實驗艙發射後約6.5小時與中國太空站對接;這是中國太空站首次在有人的情況下與航天器對接。(網上圖片)

  2022年9月1日晚上7時9分,駐守天宮的太空人陳冬、劉洋便首次利這用氣閘艙出艙工作;這次出艙任務長5個多小時,至2日凌晨零時33分結束。

  神舟十二、十三號任務的太空人出艙,都是經天和核心艙的節點艙進出,節點艙也就是天和核心艙前端呈圓形的部份;這出艙口未來會「退居二線」,只作為備份之用。

  問天實驗艙的氣閘艙相比下有甚麼優勢?

  首先,氣閘艙出艙口的直徑增加至1米,比天和核心艙節點艙的大了0.15米。要知道太空人太空漫步所穿的飛天艙外航天服「個頭」不小,這多出來的0.15米足以讓他們出入更快捷和便利。與此同時,它的空間達到12立方米,比節點艙大得多。

預計神舟十四號太空人將在問天實驗艙的氣閘艙出艙兩至三次。圖為神舟十三號太空人的首次出艙。(網上圖片)

  另外,中國太空站建成後,天和核心艙的節點艙會變成艙段之間「十字路口」,如果太空人從這裏出艙,每次節點艙都需要緊閉氣密門以減壓和復壓,此際艙段之間通道將完全被阻斷,萬一天和核心艙出現險情,留守的太空人便無法轉移到問天實驗艙避難。

問天實驗艙設5米高精機械臂

   所以問天氣閘艙取代天和節點艙的功能,即使太空人出艙需要密閉,也不會「阻塞交通」,更有利於安全把握。

  氣閘艙另兩個值得注意的地方,一是在它出艙口的背面,設有「艙外暴露實驗」平台。

  太空科學實驗可分為密封、非加密艙內實驗,以及艙外暴露實驗三大類,以往大家在電視畫面中看到太空人在做的多是前兩種。

中國太空站全面建成後,未來將有科學家太空人進駐,在問天實驗室進行實驗。圖為執行神舟十二號任務的太空人劉伯明(前)和湯洪波。(網上圖片)

  而較少見的艙外暴露實驗,指的是把實驗裝置或樣品放到航天器外,讓它直接暴露在真空和充滿各種輻射的環境中,以測試其變化。

  隨着太空科學研究的深入和載人航天,以及深空探測的需要,「艙外暴露實驗」將會愈來愈多,問天實驗艙的作用也會更突出。

問天實驗艙全長17.9米,豎起有近六層樓高度,其末端呈方型和圖椎型部份就是氣閘艙和資源艙。(網上圖片)

  氣閘艙另一點要注意之處,是在「艙外暴露實驗」平台旁邊,還設有一部5米長的機械臂。

  這部機械臂的精度比天和核心艙的10米機械臂更高,主要用於艙外實驗品的存取移動,有需要時又可與天和的機械臂組合,變成15米的「長臂」,並能在艙外「爬行」。

問天實驗艙太陽翼能轉動夠科幻

   至於問天實驗艙的資源艙,也就是該航天器末端呈圓椎形的部份;它負責提供能源和動力,亦配備了用於調整飛行姿態的引擎。

  資源艙的「看點」也在於它裝有一對超大型柔性薄膜「太陽翼」(太陽能板),為問天實驗艙,乃至整個中國太空站提供電力。

問天實驗艙是是現階段中國最大航天器。圖為問天實驗艙飛行任務的標識。(網上圖片)

  這對太陽翼發電量有多少,當局未有公布,但據傳媒指出,天和核心艙的一對太陽翼面積共134平方米,初期發電能力超過18,000瓦,而問天實驗艙單塊太陽翼長27米,面積已達到138平方米。

  這對太陽翼據報還有一個特別之處,就是它會像直升機螺旋槳一樣轉動,非常科幻,只是其速度肯定沒那麼快。

中國太空站建成後,三個主要艙段會呈T字型排列,圖中可見問天實驗艙(左)和夢天實驗艙(右)都設大巨型太陽翼。(網上圖片)

  太陽翼轉動當然不是要負起螺旋槳一樣的推進器角色(太空沒有空氣,螺旋槳也產生不了氣動效用),而是要不斷改變角度,提高「受曬率」;簡單來說,就是讓太陽盡量照射得到,增加發電量。

  問天實驗艙2022年7月24日發射升空,相信航天迷很快可以一睹該特殊設計。

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