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设计师揭秘天宫二号怎么实现空中加油?

2016-10-20 08:34 来源:北京晨报  我有话说
2016-10-20 08:34:50来源:北京晨报作者:责任编辑:袁晴

  宫内第一天先做远程体检

  常规医学检查和无创心功能检查等一切正常

  北京晨报讯(记者 韩娜 通讯员 朱霄雄)昨天下午,执行神舟十一号载人飞行任务的两名航天员景海鹏、陈冬通过天地远程医疗会诊系统,成功实现了航天员和航天员支持室、远程医疗会诊中心、地面支持医院四方联动,打通了天地协同远程医疗会诊所需的数据传输链路,验证了我国首个天地远程医疗会诊系统,预示着我国航天员中长期在轨飞行医学保障能力得到显著提高。

  “我是曙光医生,请按照手册开始常规医学检查和无创心功能检查。”“我是会诊医生,常规医学检查数据和无创心功能检查数据完整有效。”“视频话音传输清晰。”……昨天下午,北京航天城内的航天员与空间应用支持室科研人员严阵以待,大屏幕上清晰地显示着航天员中心远程医学支持中心、地面医院远程会诊中心、航天员在轨画面和航天员实时生理参数,口令和数据在天地间往返。

  据中国航天员中心航天员医监医保研究室主任吴斌介绍,景海鹏、陈冬在地面训练中,已经熟练掌握止血、清创和包扎换药等基本医疗技能,心肺复苏,捶击复律等自救互救技能。

  面对未来空间站任务,航天员在轨驻留时间延长,针对临床疾病发生概率将会提高,对航天员在轨诊断和医学保障提出了更高要求。为此,在此次任务中,航天员中心牵头组建了天地远程医疗会诊系统,该系统以远程医学支持中心为枢纽,连接天宫二号空间实验室、航天员支持室和地面支持医院,可以及时开展天地协同医学问题专家会诊。

  “我们组织进行了视频图像下传测试,常规医学检查和无创心功能检查的医疗数据下传验证,结果显示话音图像清晰、医学检查数据完整,证明了天地远程医疗会诊系统链路已经调通,具备实时远程会诊能力。”吴斌介绍,一般情况下航天员在轨诊疗由医监医生即时处理,当病情复杂难以诊断时,就需要借助地面支持医院的临床专家进行会诊,对疾病诊断和处理提出建议,交由航天员中心进行决策处理。

  吴斌说,通过判读昨天下传的生理参数,景海鹏、陈冬身体状况一切正常。后续几天内,还将开展模拟医学问题天地协同会诊验证。

  问题1

  航天员如何躲避变脸的太阳?

  成功对接后,两名航天员将正式“入宫”,进行空间实验。这一个多月的时间里,宇航员要直面随时会变脸的太阳,万一太阳突然发怒了,航天员怎么办?对航天员而言,面对瞬息万变的太阳,最大的威胁要数太阳质子事件了。

  据中国科学院国家空间科学中心专家介绍,当太阳风暴发生时会释放出大量高能量的带电粒子,它们最快十几分钟就可以到达地球,使地球周围的高能带电粒子数量增加数千倍,甚至上万倍。由于在这些粒子中,质子占了总粒子数的90%以上,因此被称为太阳质子事件。

  当高能粒子到达航天器,其产生的高能粒子流与地面放射性物质发出的射线一样,具有致命的放射性。它们能够穿透航天服和太空舱,引起航天员身体器官的物理损伤。

  在载人航天任务中,航天员接受的辐射剂量是需要受到严格的控制的。在低剂量辐照的情况下,高能粒子可能诱导人体细胞产生变异,变异细胞可以发生遗传变化或导致癌变等严重后果。而高剂量的高能粒子辐射会引起皮肤、骨髓等器官的急性损伤,比如引起白内障,严重时甚至会危及生命。而太阳质子事件正是航天员在空间环境中面临的最危险因素。

  为了保障在轨航天员免受高能粒子辐射的严重影响,载人航天任务实施过程中采取了大量的辐射防护措施,包括对太阳质子事件进行监测预警,制定各种情况下飞行计划与操作预案,在航天器中建造专门的辐射避难装置等等,以使航天员受到的辐射尽可能地降低到安全程度。

  问题2

  天宫二号怎么实现空中加油?

  除了神舟十一号与天宫二号交会对接,明年,天宫二号空间实验室还将与天舟一号货运飞船进行交会对接,验证推进剂在轨补加技术。而这项技术也是后续我国建造空间站最为关键的技术之一。

  天宫二号要进行的推进剂在轨补加试验,就是通过天舟货运飞船向太空中天宫二号空间实验室运送和加注推进剂。

  航天科技集团五院天宫二号空间实验室总设计师朱枞鹏介绍说,补加就是说把货运飞船带上去的推进剂通过管路输送到天宫二号,将来就是空间站,就是类似于加油,把油从货运飞船加到空间实验室。

  未来我国的空间站在太空运行,因为会受到空气阻力的影响,空间站的轨道高度会缓慢下降,所以为了要保持原有的高度,就必须消耗燃料推动空间站上升,这就需要地面发射货运飞船为空间站进行燃料补充。天宫二号正是要验证这样的技术。

  两个航天器之间要通过浮动断接器实现推进剂补加管路的连接。通过“天宫二号”的压气机把储物箱里面的高压气体,再回收到气瓶里,建立货运飞船和“天宫二号”之间补加系统的压差。之后把这个货运飞行船携带的推进剂通过管道再输送到“天宫二号”飞行实验室。

  利用压力差把液体燃料输送到储箱里的过程,看起来和地面加油差不多,但是要真正实现起来,却并不容易。

  由于这些技术在地面没有办法模拟实现,所以必须要在太空环境中实际操作,才能够检验技术的可靠性。而这也赋予了天宫二号空间实验室更艰巨的任务。因为空间站将来要在轨飞行十年以上。它的推进剂必须要通过货运飞船补加,所以这项技术必须要突破。

  问题3

  此次对接较以前有何不同?

  1.轨道高度增至393公里

  天宫二号与神舟十一号交会对接在距离地面393公里的轨道上进行,这比我国之前交会对接的轨道高了50公里,与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同。为此,飞控工作人员会对轨道控制策略和飞行程序进行相应调整,指令的发送时间和飞船返回轨道设计等都较以前有所不同。

  2.神舟被动变主动

  在以前的交会对接中,两个航天器距离约120米距离时,作为目标飞行器的“天宫”交会测量设备会主动发光,供神舟飞船测量成像。而在此次任务中,神舟飞船变被动为主动,由神舟十一号主动发光,天宫二号来“反射”,神舟十一号主动捕获天宫二号。这种改变有两个好处。首先,天宫被动式反射光,对太阳光的干扰抑制能力更强,飞船获得的图像更清晰,更利于对接。另外,主动发光需要供电,对航天器寿命有一定影响,被动式反射的话就不存在这个问题,符合未来空间站对长寿命的要求。

  3.捕获时间缩短至一秒

  由中国航天科技集团公司五院研制的“对接天眼”——光学成像敏感器实现了全新升级——在太阳杂光抑制能力、识别目标敏感器上有了大幅提升,敏感器首次捕获时间也由原来的约十秒缩短至不到一秒,有助于更好地保障交会对接。

  北京晨报记者 韩娜

[责任编辑:袁晴]

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