中国工业报 余娜
10月31日15时37分，搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，约8分钟后，梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。梦天实验舱是组成中国空间站基本构型的三个舱段之一，随着梦天实验舱发射入轨与天和核心舱交会对接并完成转位，中国空间站将形成三舱“T”字基本构型。
伴随空间站在轨建造的完成，中国空间站将进入为期 10 年以上的应用与发展阶段。中国载人航天工程办公室主任郝淳透露，在空间站应用与发展阶段，计划每年发射两艘载人飞船和两艘货运飞船。航天员将长期在轨驻留，开展空间科学实验和技术实验，同时对空间站进行照料和维护。
长征五号B运载火箭转运现场（中国航天供图）
提供舒适乘坐环境
作为专门为中国空间站建设而研制的新型运载火箭，长征五号B运载火箭是我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，已圆满完成了天和核心舱和问天实验舱的发射任务。
据航天科技集团一院总体设计部总体室副主任李平岐介绍，长征五号B充分继承了长征五号的研制基础，突破了低温火箭“零窗口”发射、大推力直接入轨、大直径舱箭分离、20.5米长整流罩等4大关键技术，将我国低轨运载能力由8.6吨提升到25吨，为中国空间站建造奠定了基础。
长五 B 火箭为一级半构型，捆绑 4 个直径 3.35 米液体助推器，芯一级直径 5 米。火箭总长约 54 米，起飞重量约 850 吨，起飞推力约 1078 吨，近地轨道运载能力达到 25 吨级。由于梦天实验舱和天和核心舱要通过交会对接，在轨进行组装，所以要求火箭以更高的发射和飞行可靠性实现准点发射、准确入轨，将梦天舱准确送入与核心舱共面、共轨的转移轨道。
长五火箭副总设计师黄兵介绍，为满足空间站大舱段发射任务要求，长五B火箭突破了多项关键技术，其中包括20.5米国内最大整流罩分离技术、4.1 米大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等，并将发射窗口由“零窗口”拓展为±2.5分钟的“窄窗口”。设计团队开展了适应发射要求的射前流程优化改进，可有充足的时间来应对可能出现的问题。
我国空间站的三个舱段重量均超过 22 吨，其中梦天实验舱是我国迄今为止重量最大的载荷，约为 23.3 吨。长五B火箭是发射空间站舱段的最佳选择。点火后，火箭依靠更先进的制导技术不断调整弹道，直奔空间站。“就好比投出去的篮球能按照篮框位置、球场风速、气流和温度等的变化，不断修正自己的前进轨迹，直奔篮筐而去。”科普专家钱航分析。
长五B火箭就像太空列车，在梦天实验舱前往太空的旅程中，提供了诸多服务和保护。火箭拥有目前我国最长最大的整流罩，整流罩长度达到 20.5 米、直径 5.2 米，容积超过345 立方米。如此宽敞的空间，也是为了发射空间站舱段而量身打造的。再加上优化的布局设计，梦天实验舱的乘坐环境可谓宽敞舒适。
整流罩是运载火箭的重要组成部分，用于保护卫星或其他有效载荷免受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。整流罩的规模增大后，为了保证运载效率，结构的刚度会随之减少，而刚度是影响分离能源设计、分离包络设计的关键要素，如何准确模拟飞行及分离过程中整流罩的刚度特性，确保安全、可靠分离是研制过程中所面临的技术难题。
在研制团队经过多方案比较后，最终确定了分离方案，通过大量的仿真分析、预示，对整流罩分离方案进行评估，并多次开展了整流罩分离试验，有效验证了设计正确性和各系统接口协调性。
“针对此次任务，在整流罩生产初期，研制团队采用了三维视觉扫描等技术，对整流罩以及实验舱的尺寸进行了精准仿真，反复详细校核，确认了关键位置的安全间隙，确保在飞行、分离的过程中，梦天舱享有足够的空间，不会在飞行过程中贴近整流罩。”长五 B 火箭总体副主任设计师王乾介绍。
多种黑科技齐发力
由航天科技集团研制的梦天实验舱作为天宫空间站第三个20 吨级大型舱段，是我国空间站T字构型组合体的最后一个部分，该舱段聚焦高价值的在轨科研，将与空间站其它两舱实现控制、能源、信息、环境等功能的并网管理，共同支持空间站开展更大规模的空间研究实验和新技术试验，是天宫空间站得以实现空间科学实验工作的关键核心载体。
“梦天”对接之后，在完成在轨测试后，要完成转位对接，完成“T”字构型，因而在地面，生产出平稳可靠的转位机构至关重要。此外，为了保证实际发射过程中舱体结构和设备功能的完好、入轨后舱体内外功能的正常运行，要在地面模拟“梦天”进行发射过程和入轨运行阶段可能经受的振动、噪声、复杂空间环境。
由航天科技集团八院 149 厂生产、总装的转位机构在梦天舱进行转位对接过程中发挥着重要作用，150 公斤的转臂通过两个关节驱动机构，平稳带动 23 吨的梦天实验舱顺利转身。
由航天科技集团五院研制的“惊天”——4000 立方米高声强混响室和“动地”——140 吨振动台，模拟实现了发射时可能出现的声响和振动情况，考核了“梦天”发射时抗振动干扰和承受高声强噪声环境的能力。
值得关注的是，“梦天”发射前，还需在地面完成“真空热试验”，通过空间环境模拟器 KM8，“梦天”要适应冷黑、冷热交替、异常压力等环境，以验证“梦天”入轨后在复杂空间环境下顺利平稳运行。
本次任务，“梦天”肩负着支持更强科学实验的使命，为确保顺利完成使命，在航天科技集团八院抓总、多家单位共同支持下，一系列的黑科技被应用在梦天舱上。
把“自动”带到梦天舱。梦天舱应用了载荷自动进出舱技术，实现了流程简单、对载荷支持能力强、对载荷自身要求低、可连续开展进出舱任务等特点，减少了航天员出舱和航天服使用次数，有效提高了载荷进出舱效率，降低了载荷进出舱成本。
让小卫星“飞”。梦天实验舱上专门配置了微小飞行器在轨释放机构，在载荷转移机构与机械臂的配合下，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。
用更大的翅膀发电。梦天的柔性太阳电池翼，单翼面积可达到 138 平方米，单个功率高达 18 千瓦，是中国航天迄今为止最大最复杂的太阳翼，也是空间站最复杂、难度最大的机电产品之一。待三舱组合后，柔性太阳翼面积超过 700 平方米，可让中国空间站彻底实现能源自由。
直接和宇宙见个面。梦天舱在 I、III 象限均配置了有源驱动展开式暴露平台，在 III 象限增配了固定式暴露平台，可为中小型标准载荷提供机、电、热、信息等支持。
对日定向装置、天地一体化通信网络、在轨以太网技术、 仿真体系建设、对接转位技术……一系列技术将在梦天舱上发挥着无可替代的作用。
编辑：李芊诺
责编：张永杰
审核：陈雪辉
请输入验证码