国际在线报道(记者朱宛玲、杨帆):10月31日,中国空间站梦天实验舱从文昌航天发射场成功发射升空,并在11月1日凌晨4时27分与空间站组合体在轨完成交会对接。同为实验舱,梦天实验舱同三个多月前发射升空的问天实验舱又有什么异同?此次发射的梦天实验舱有哪些独有的特点?
梦天和问天两个实验舱“长得很像”,它们的舱体长度都是17.88米,直径都是4.2米,发射质量也同为约23吨;在舱段的组成上,二者都拥有工作舱、气闸舱和资源舱。不过,从总体构型来看,梦天实验舱的“肚子”更圆,它由四个舱段组成,其中载荷舱与货物气闸舱则是以“双舱嵌套”的形式与工作舱相连,也就是说,在载荷舱的内部,隐藏着一个货物气闸舱,作为货物出舱专用通道。这样的设计有什么好处?航天科技集团五院结构与机构分系统主任设计师张琳介绍说:“上面的资源舱也是几吨重的载荷,通过这种直径比较大的载荷舱直接传递到工作舱上面,从结构传力效果来说更好一些。而且载荷舱套在货物气闸舱外面,气闸舱本身也是一个密封舱,它起到了对密封舱的防止空间碎片和微流星撞击的防护屏障,这样气闸舱外就不用再设置防护结构了,实际上实现了多功能集成。”
尽管问天实验舱与梦天实验舱的工作舱内均安装了多台科学实验机柜,但在所开展的空间科学实验方面,两个实验舱却各有侧重。中科院空间应用中心研究员、空间应用系统梦天实验舱主任设计师贺宇峰介绍说: “问天舱上实验柜主要是偏向于生命科学领域的(研究),然后梦天实验舱主要是偏向基础物理,还有空间材料,还有微重力流体和燃烧等领域,研究的领域方向是有一些差别的。”
从对人的支持来讲,梦天实验舱的定位是航天员工作的地方,因此没有配置天和核心舱和问天实验舱都有的再生生保以及睡眠区、卫生区。航天科技集团八院空间站梦天实验舱总体副主任设计师孟瑶介绍说:“问天(实验舱)在满足工作的基础上还需要满足一定的核心舱备份功能,相对而言多一套再生(生保)系统。梦天(实验舱)主要是为实验和载荷服务的,资源主要放在了对应用系统的支持上面。”
与问天实验舱一样,梦天实验舱也拥有一个气闸舱。但不同的是,问天实验舱的气闸舱主要作为航天员出舱的通道;而梦天实验舱的气闸舱,则是一个专供货物进出的重要枢纽。
货物自动进出舱功能是梦天实验舱的特有功能之一。为了便于载荷进出舱,梦天实验舱内配置了一台专供载荷、货物搭乘的载荷转移机构,可以实现载荷的单独进出舱。航天科技集团八院空间站梦天实验舱总体副主任设计师孟瑶介绍说:“它可以单次运送400公斤的货物完成进出舱,(货物)包络也能达到1.15米*1.2米*0.9米,单次进出舱货物能力大大提升,同时可以大大降低航天员出舱次数和出舱工作压力,从而可以让航天员将更多精力放在实验本身上去。”
为此,梦天的气闸舱设置了两扇门,一扇是连接工作舱的内侧舱门,一扇是连接外太空的外侧舱门。通常,载荷转移机构都停置于梦天实验舱的气闸舱内,当收到载荷出舱任务时,内侧舱门将打开,载荷转移机构前往工作舱,由航天员在梦天工作舱内完成科学试验载荷的组装,并将其放置固定在载荷转移机构上。随后,转移机构会平缓地从工作舱缩回至气闸舱,待航天员关闭内侧舱门后,可以通过舱门上的舷窗看到载荷转移机构的工作情况。一切准备就绪,气闸舱的外侧电动舱门将打开,载荷转移机构搭载着科学实验载荷转移至舱门口。孟瑶介绍说:“内舱门是方形的手动舱门,是我国第一次在轨使用方形舱门。靠近舱外一侧有个外舱门,也是我国第一次使用电动舱门,而且是个弧形的滑移式电动舱门。执行任务的时候,航天员可以在舱内通过发指令的方式完成整个过程,即整个过程不需要航天员带着载荷进行操作,可以通过自动的方式把载荷送出去。送出去后机械臂可以抓住载荷,把载荷放到相应工位,就可以完成载荷出舱过程。进舱是个逆过程,机械臂从舱外拿到载荷放到载荷转运机构上,有载荷转运机构拿进舱内,这样实现载荷进舱功能。”
之所以梦天实验舱气闸舱的内、外舱门都使用方形舱门,是为了方便货物进出舱。同时,外舱门也是我国载人航天领域首次采用电动舱门。航天科技集团五院结构与机构分系统主任设计师张琳介绍说:“相比于圆形来说,方形它进出的效率更高一些。这次的(外)舱门是一个电动开关,所以它机构的运动可靠性就要非常高,因为手动开关的时候人是可以干预舱门的操作流程,但是电动开关的时候就不行了,所以它要求非常高的一个就是可靠性。我们在地面也是进行了1400多次的开关实验,还有1000多次的可靠性实验,都是为了保证舱门的密封可靠性和机构运行的可靠性。”
此外,梦天实验舱上还专门配置了微小飞行器在轨释放机构,能够满足百公斤级微小飞行器或者多个规格立方星的在轨释放需求,解决微卫星和立方星低成本进入太空的问题。