金秋十月的最后一天注定赋予关键时日,梦天号实验舱如期发射飞天,这意味着中国空间站基本建设阶段迎来最后一个主舱段,标志性T字构型的中国空间站CSS初现太空。

●发射速览

●发射过程

这次动用火箭序号为遥四的长征五号B,位于中国最南端航天发射场海南文昌航天发射中心一号工位LC101发射。LC101专属于长征五号/B火箭发射;LC201专门用于长征七号/长征八号火箭。北京时间2022年10月31日15:37,中国现役运力最强火箭长征五号B磅礴而起,震天撼地,17秒后箭体开始转向东南;升空约177秒,4枚助推器与主火箭分离;升空约223秒,20.5×5.2米大型整流罩分离;升空8分钟后主火箭两台发动机关闭,随后5秒主火箭与梦天号分离操作;再之后经过一系列操作逐步进入近地轨道,对接目标瞄准位于390公里高度、赤道倾角41°的天和号核心舱。发射约13小时后进行轨道交会对接,梦天号实验舱与天和号核心舱前向端口对接。届时正在空间站执行神舟十四号飞行任务的三名航天员(陈冬、刘洋、蔡旭哲),将全程参与、见证整个对接过程。这也是继问天号发射对接之后,中国空间站第二次在有航天员时发射并对接主模块。梦天号实验舱是中国空间站基本构型的收官之作。三大在轨模块:天和号核心舱+问天号实验舱+梦天号实验舱组成标志性T型组合体,这意味着中国空间站基本成型。初现太空的中国空间站总质量多达91吨,成为中国目前在轨运行质量最大的航天器组合体。

●梦天号实验舱

这是中国空间站第二个实验舱,也是中国空间站第三大模块,实验舱直径4.2米,长度17.9米,与问天号大小一样,同样堪比一辆公交车;发射质量约为23吨,加压空间同样是110立方米,不过航天员活动空间缩至32立方米,小于天和舱、问天舱50立方米,主要被存储区所使用。梦天号由工作舱、载荷舱、货物气闸舱、资源舱共四舱构成,与问天号构成左右对称的中国空间站两大模块。梦天号与问天号一样,都配有大型柔性太阳能发电阵列,全翼展长约56米,双翼面积276平方米,日均发电超过430度,足以满足未来一系列科研实验需求。梦天号还具有载荷自动进出舱功能、微小飞行器释放功能,还配置了一个舱外展开试验平台,以满足部分需要暴露于太空载荷的特殊需求。更值得一说的是,梦天号实验舱携带了世界上第一套由氢钟、铷钟、光钟组成的空间冷原子钟组,目标是达到10皮开尔文(picokelvins)的超低温,有望打破人类有史以来创造的最低温度纪录,一举超过NASA在国际空间站进行的类似实验,由此建成在太空中频率稳定度、准确度最高的时间频率系统,这将有助于引力红移、精细结构常数测量等前沿科学研究。

●梦天号、问天号、天和号三舱异同

梦天号、问天号、天和号三舱如何区分?有何异同?如何分工?详见以下对照表▼

梦天号、问天号都属于实验舱,不过两舱各有千秋。梦天号重在物理实验、材料科学实验,我们不妨看作是物理实验室。因此配置了流体物理、基础物理、材料科学、燃烧科学、航天技术试验等13个科学实验机柜、37个舱外载荷接口。问天号侧重点是生命科学实验,我们可以看作是生命科学实验室。因此配置有生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜,能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究,以及密闭生态系统的实验研究。天和号核心舱与两个实验舱的最大不同在于,其是中国空间站管理和控制中心,为空间站提供动力、推进、生命支持系统;以及对接及停靠实验舱、载人飞船、货运飞船。当然,问天号实验舱与天和核心舱互为备份,关键平台功能一致,可以完全覆盖空间站组合体工作要求。也就是说,天和号休假的时候,问天号可以接替工作,是一个集平台功能与试验载荷功能于一体的全能型干将。

●后续任务

随着首个实验舱问天号、第二个实验舱梦天号相继对接天和号核心舱,由此组成T型组合体,这意味着中国空间站基本成型。今年内建成的中国空间站(CSS)属于基本型(质量达91吨,接近100吨,相当于国际空间站1/5)。梦天号之后的大戏便是巡天太空望远镜。现计划2023年12月发射,与中国空间站处在同一轨道独立运行,需要维护时与之对接。2024年前后投入科学观测。
巡天太空望远镜又称巡天空间望远镜、巡天号光学舱,既可以说是中国空间站组成部分之一,也是中国首个地外空间大型天文望远镜,望远镜口径2米,质量15.5吨,与中国空间站长期共轨飞行,任务期10年以上。巡天模块是占据最主要观测时间的空间望远镜,属于视野极为宽阔的相机,视场达到1.1x1.2平方度。在成像质量与哈勃望远镜相当的情况下,巡天望远镜的视场可达哈勃望远镜的300倍。在整个巡天周期里,巡天模块会覆盖17500平方度的天区,占整个天空面积40%,预计积累近20亿个星系的高质量数据。这将是中国天文学界有史以来部署最先进、最昂贵的研究设施,有望带给人类对于宇宙的崭新认识。

●未来中国空间站

今年建成的中国空间站属于基本型——T字型,未来就是拓展中国空间站的规模,扩成干字型:再扩展一个核心舱,两个实验舱,常驻一艘载人飞船,用来航天员载人运输和应急返回等任务,最大规模可达180吨。如果达到如此规模的话,登上月球,建立月球基地,登陆火星,飞向更远的木星,已不再遥远,甚至有的计划已经并行实现。与此同时,以美国为首的国际空间站(ISS)延长使用期限,从2024年延至2030年。计划中的全世界首个商业空间站(公理号太空站)如果顺利建造的话,也将在2024年运营、2030年起取代国际空间站。此外,俄罗斯将在2024年自立门户,与国际空间站一分为二,独自运行俄罗斯轨道空间站(ROSS)。这意味着未来我们头顶上的近地轨道空间,会有四个太空站并行:国际空间站ISS、中国空间站CSS、公理号商业空间站Axiom Station、俄罗斯空间站ROSS。

来源: 三体引力波