全新征程全新使命-天宫二号空间实验室三大任务详解.docx

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全新征程全新使命

天宫二号空间实验室三大任务详解

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本刊特约记者魏京华

摄影王磊荆鹰高剑

在天宫一号目标飞行器成功遨游太空五年之后，天宫二号空间实验室任务接力开展。作为中国载人航天发展“三步走”战略第二步第二阶段的首发空间飞行器，由中国航天科技集团公司研制的天宫二号是我国第一艘真正意义上的空间实验室。

与天宫一号相比，天宫二号所承担的任务更加繁重，将为我国空间站建设进行多项技术验证。其中，开展航天员中期驻留、推进剂在轨补加、在轨维修技术试验等三大任务，是天宫二号的主要使命。

任务一

中期驻留：航天员有了宜居环境

此前，中国航天员在外太空最长的驻留时间纪录为神舟十号乘组在天宫一号上创造的15天，此次天宫二号将使这个数字翻一番。在外行看来，这也许只是数字上增加了15天，而在载人航天的发展中，这个数字却意味着巨大的跨越。

“依据国际惯例，在外太空驻留30天及以上为中期驻留。中期驻留对航天员生命保障系统、飞行器设计等诸多方面都提出了更高的要求。”中国航天科技集团公司五院天宫二号总设计师朱枞鹏说。

航天员在外太空驻留时，主要是在天宫二号实验舱工作和生活。为成功实现中期驻留，天宫二号研制团队从提高生活质量、降低工作负荷、改善睡眠环境、丰富娱乐条件等几个方面对实验舱进行了全新设计，这也是我国载人航天史上首次系统开展载人宜居环境设计。

“宜居技术主要分为内部装饰、舱内活动空间规划、视觉环境与照明、废弃物处理、物品管理、无线通话等几大方面。这些创新设计的目的就是为航天员提供人性化的空间家居环境。”天宫二号系统总体设计人员张雅彬介绍道。

在内部装饰方面，研制团队结合航天员的建议和对国外飞行器的调研，用地板取代了地毯，让地面变得更受力。白色地板上还分布着些许灰点，以避免航天员产生视觉疲劳。在舱内活动空间规划方面，天宫二号将实验舱空间分为睡眠区和工作区，并安装了多功能平台，航天员可以在这个平台上吃饭、看书、工作。天宫二号还采取了降噪技术，以提高航天员睡眠环境质量。在视觉环境与照明方面，舱内灯光采用米黄色的色调，亮度可以手动调节，设计者还为每位航天员安装了床前灯。

在外太空，失重环境会给航天员工作和生活造成很大不便。天宫二号做了诸多针对性设计：增加硬质扶手，方便航天员在舱内借力活动；设计了腰部扎带，扎带两头设有固定环，能解放航天员四肢；设计了无线头戴，实现无线通话等。

“这些设计，都经过了严格的工效评价，是经过航天员亲身体验后不断修改完成的。虽然都是小的设计，但温馨的环境可以为中期驻留的实现打下坚实基础。”张雅彬说。

在天宫二号总装总体设计人员尚明友看来，增加娱乐设施也是天宫二号“以人为本”设计理念的体现。研制团队为航天员配备的蓝牙音响，可以让航天员在外太空聆听音乐。音响还能发挥应急作用，当航天员睡觉比较沉的时候，它可以放大语音单元的报警声。

此外，天宫二号的天地通信能力也得到了优化。“以前天宫一号通过电子邮件只能接收简单的文本信息，现在航天员可以观看地面上的电视节目、电影等。在睡眠区，每位航天员都有一个语音插座，戴上耳机以后就能跟家人通话。”尚明友说。

中期驻留对天宫二号环境控制与生命保障系统的考验也很大。该系统主要功能是提供航天员需要的氧、水还有食物，同时收集航天员产生的二氧化碳、废水、大小便等废弃物，还要为航天员提供合适温湿度和压力的环境。此次天宫二号上搭载的环境控制与生命保障系统进行了升级，将对航天员进行30天的保障。

“虽然实验舱只有一个15立方米左右的活动空间，但是经过我们的精心设计，航天员有了一个温馨舒适的环境，从而能顺利完成30天驻留。”朱枞鹏说。

任务二

在轨补加：原理简单却是技术活儿

未来，空间站要长期运行，实现推进剂在轨补加是重要基础。验证推进剂在轨补加技术，是天宫二号的第二大任务。

众所周知，推进剂加注是个“慢工出细活”的过程。在地面加注推进剂尚且困难而又危险，试想在茫茫太空进行无人操作的推进剂补加是一件多难的事情。为突破在轨补加技术，天宫二号研制团队进行了为期三年的刻苦攻关。

在天宫二号推进分系统主任设计师江铭伟看来，在轨补加技术的原理并不复杂。“货运飞船与天宫二号对接以后，天宫二号利用压气机将天宫二号贮箱中的气体抽走，贮箱压力随之下降。货运飞船上高压气瓶的气体将推进剂从自身贮箱中推出，通过连接管路进入天宫二号贮箱中。”

原理简单，但研制过程却十分困难，主要难点包括关键单机的研制以及在轨补加流程的设计。天富二号推进剂在轨补加系统有三个关键单机，分别是压气机、特殊贮箱和浮动断接器。

江铭伟指出，压气机的难点之一在于小型化设计。“与地面至少一二百千克的压气机不同，太空中使用的设备重量都不能太大，否则运输的推进剂重量就会受影响。我们经过一系列技