中国新一代载人飞船试验船在太空:八大实验、988名"乘客"
2020 年 5 月 8 日 13 時 49 分,我國新一代載人飛船試驗船返回艙在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸,試驗取得圓滿成功。
這艘試驗船于 5 月 5 日 18 時搭乘長征五號B運載火箭從文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空,在軌飛行 2 天 19 小時,驗證了新一代載人飛船高速再入返回防熱、控制、群傘回收、部分重復(fù)使用等關(guān)鍵技術(shù)。
此外,試驗船還搭載了不少“乘客”,開展了新技術(shù)、新產(chǎn)品在軌驗證。一起來看看!
新一代載人飛船示意圖
一、空間液體潤滑材料摩擦學(xué)行為研究實驗
有運動必有磨損,比如大家常見的機械運動機構(gòu),其構(gòu)件由于相對運動必然發(fā)生摩擦并產(chǎn)生磨損,形成稱為磨屑的摩擦產(chǎn)物,常堆積于運動部位附近,并可能對周邊表面有所污染。
在衛(wèi)星、飛船、空間站中,這一現(xiàn)象同樣也不能避免。
為了降低運動零件的磨損、延長運動零件的使用壽命,通常需要對運動零件摩擦表面加注潤滑油、潤滑脂或固體潤滑進行潤滑。
試驗船上搭載了一個“材料摩擦行為實驗裝置”,以我國空間站運動機構(gòu)所使用的液體和固液復(fù)合潤滑材料為研究對象,在軌驗證了在微重力環(huán)境下對不同表面形貌和不同功能化表面的潤濕行為,以及在摩擦化學(xué)作用下形成摩擦產(chǎn)物的爬行、遷移規(guī)律,為高可靠、長壽命空間潤滑系統(tǒng)研制提供理論指導(dǎo),也可為空間站長期在軌運行故障分析和診斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
二、寬量程多精度空間微重力加速度測量技術(shù)試驗
載人航天器在軌飛行時,會受到地球引力之外多種作用力的干擾,如大氣阻力、太陽輻射光壓、重力梯度效應(yīng)、軌道機動、姿態(tài)控制、設(shè)備運轉(zhuǎn)、乘員活動等,從而達不到完全“失重”狀態(tài),而是一種“微重力”環(huán)境。
“微重力”是對“失重”的偏離,其大小可以通過航天器所受干擾力的加速度值來度量。
為了掌握并消除各種干擾對航天器內(nèi)科學(xué)實驗載荷影響,為科學(xué)實驗提供所需高微重力水平實驗環(huán)境,就需要準確測量科學(xué)實驗載荷微重力水平。
本次任務(wù)在微重力環(huán)境下開展寬量程、寬頻段、多分辨率三種不同類型的加速度測量技術(shù)試驗,驗證空間站高微重力實驗柜懸浮實驗系統(tǒng)和流體物理實驗柜主動隔振系統(tǒng)中關(guān)鍵的加速度測量模塊功能性能,確保正式產(chǎn)品滿足任務(wù)要求,同時也為未來空間高精度微重力測量提供技術(shù)儲備。
三、時間觸發(fā)控制電子系統(tǒng)試驗
采用新一代綜合電子信息體系結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過飛行試驗,驗證系統(tǒng)在空間環(huán)境下的適應(yīng)性,以及全局時序分配、分時分區(qū)數(shù)據(jù)流調(diào)度、大容量數(shù)據(jù)高安全高可靠傳輸?shù)?,為新一代載人飛船等新型航天器電氣系統(tǒng)研制提供技術(shù)和數(shù)據(jù)積累。
四、泄漏碰撞檢測系統(tǒng)試驗
通過對新一代載人飛船試驗船艙壁結(jié)構(gòu)內(nèi)聲信號本底進行采集,以及對模擬碰撞及泄漏聲發(fā)射信號檢測,驗證載人航天器在軌泄漏及碰撞定位算法,以及聲傳感器和泄漏碰撞檢測儀在軌工作性能,為后續(xù)載人航天器在軌泄漏及碰撞定位提供技術(shù)儲備。
試驗船艙內(nèi)情況
五、光纖光柵傳感系統(tǒng)試驗
通過布設(shè)在新一代載人飛船試驗船內(nèi)的溫度、應(yīng)變兩種光纖光柵傳感器,獲取真實飛行環(huán)境下試驗船的溫度、應(yīng)變等狀態(tài),驗證光纖光柵傳感器應(yīng)用于航天器狀態(tài)監(jiān)測的可行性,為飛船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
六、金屬/陶瓷材料在軌高精度成型實驗
在人類探索太空過程中,設(shè)備和材料的“補給線問題”,一直阻礙著人們飛向更遠空間。
隨著太空 3D 打印技術(shù)快速發(fā)展,實現(xiàn)航天器零部件的“自給自足”正在成為可能。
為進一步提升制造精度、擴大可用于太空制造的材料譜系,本次實驗針對太空失重環(huán)境配制亞微米級精細軟物質(zhì)材料(金屬陶瓷材料),通過調(diào)整其流變性能,在軌完成對材料形態(tài)的精確控制,實現(xiàn)首次空間高精度(表面粗糙度 0.2um)立體光刻增材制造技術(shù)驗證,為我國立體光刻增材制造的應(yīng)用與發(fā)展提供技術(shù)儲備。
七、基于金屬 3D 打印技術(shù)的立方星部署器
試驗船搭載一個立方星部署器,采用國際最先進的金屬 3D 打印技術(shù)、最新的 3D 打印設(shè)計優(yōu)化算法與材料,大幅降低了設(shè)計重量,提高了結(jié)構(gòu)強度。
本次飛行驗證了立方星 3D 打印新型部署器的結(jié)構(gòu)強度、材料性能、空間環(huán)境適應(yīng)性,為“3D 打印+航天”的大規(guī)模應(yīng)用和未來空間站在軌釋放、機動部署微納衛(wèi)星提供了數(shù)據(jù),儲備了技術(shù)。
八、微生物采油菌種搭載實驗
試驗船搭載了華東理工大學(xué)的微生物采油菌種。
微生物采油是利用微生物自身有益活動或代謝生物表面活性劑等產(chǎn)物提高原油采收率、延長油田開發(fā)壽命的新技術(shù),目前為國際上油田開發(fā)領(lǐng)域研究熱點。
實驗利用太空極端環(huán)境對原始野生菌株進行誘變,有望獲得特異性強、性能更加突出、有工業(yè)應(yīng)用價值的突變菌株。
另外,自神舟一號飛行任務(wù)開始,每次飛行試驗任務(wù)都安排了實驗類搭載項目,先后搭載過特色花卉、野生菌、中藥材、經(jīng)濟作物等近百個品種的籽種、枝條、菌種,促進太空生物科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
太空育種基地
神舟十號搭載的龍膽草
此次任務(wù)試驗船在軌飛行約 67 個小時,軌道高度約 300-8000 公里,并穿越范艾倫輻射帶,期間接受的空間總輻射劑量和微重力環(huán)境均與以往神舟飛船、天宮實驗室所經(jīng)歷的空間環(huán)境不同,為開展空間輻射生物學(xué)研究、空間誘變和航天育種研究與實驗提供了前所未有的寶貴機會。
因此,試驗船中還安排了航天育種、空間生物等相關(guān)實驗類項目 75 個。
其中,既有來自云南省、寧夏回族自治區(qū)等與中國載人航天工程辦公室具有戰(zhàn)略合作關(guān)系的地方政府項目,也有由中國航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟推薦的特色項目,涵蓋農(nóng)作物、林草花卉、中草藥種子和生物菌種實驗裝置,還有對基礎(chǔ)研究具有重要科學(xué)價值的模式植物和模式動物實驗樣本,搭載樣本總數(shù)達 988 件(份)。
試驗船中搭載的部分種子
總結(jié)
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