神舟十二號發射時間爲何要精確到秒?專家這樣說
6月17日,神舟十二號載人飛船發射升空並與空間站天和核心艙順利對接,航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先後進入天和核心艙,中國航天員進入屬於自己的空間站。
北京大學地球與空間科學學院教授焦維新當天接受新京報記者專訪,全面解讀了此次任務。
此外,在談到國際空間站時,焦維新表示,國際空間站是否三年後退役,取決於參與國是否願意繼續投入資金維持。
新京報:神舟十二號選擇了北京時間17日上午9時22分27秒點火發射,發射時間已經精確到秒,這個時間是如何確定的?
焦維新:之所以選擇這個時間發射,是因爲這個時間有利於載人飛船與天和核心艙的快速交會對接。天和核心艙大概在390km高度,以42度的軌道傾角繞地球旋轉。地球本身也是由西往東轉動,一天轉動360度,一個小時就往東轉動15度。
當空間站核心艙的軌道正好經過酒泉衛星發射中心的時候,就是火箭發射倒計時的頂點。這時候點火,可以保證新發射的航天器的軌道傾角、軌道平面,都非常接近天和核心艙的數據。如果兩個航天器在同一軌道平面上,只是高度不同,修正就比較容易。如果在不同的圓上轉,調整到同一軌道平面,會花費很多燃料和時間。所以現在基本就是零發射窗口,是準時的。並不是說錯過這個時間點就不能發射,但確實會產生更大消耗。
新京報:神舟十二號載人飛船隻用了6個多小時就完成了與天和核心艙的交會對接,我國的快速對接技術是如何發展起來的?
焦維新:以前需要兩天左右,現在6到8個小時就能實現自動快速交會對接。時間的大幅縮短依賴於技術的發展,尤其是北斗衛星的組網。以前兩個飛行器交互對接的時候,需要地面進行測控,飛船到了目標飛行器附近時,地面會測控飛船的軌道是多少,飛行器的軌道是多少,然後一點點指揮它們,這就消耗較長的時間。現在我們不用地面進行指揮了,飛船的軌道和空間站的軌道數據,都由北斗衛星實時提供了。
新京報:現在大家都在爲我國自己的空間站自豪,要多久才能建完?
焦維新:從發射核心艙到把空間站建成總共得有十一次發射,需要兩年時間,目前爲止才發射了三次,所以我們還處於建站的開始階段。如果這次把所有準備工作做好,並檢驗覈心艙的設備都是完好的,那麼接下來,每發射一次就可以承擔一次載人飛船的發射任務。
新京報:未來建成的中國空間站,會是一個怎樣的格局?
焦維新:從整體來看,是一個T字形,有一個核心艙,核心艙的兩端有兩個實驗艙。
一個艙是20噸左右,三個艙就是60噸左右,我國60噸的空間站雖然跟國際空間站大小沒法比,但是單個艙是全世界最大的。每一個艙都內容全面,不會像國際空間站一樣,一個艙再配上很多其他的附帶。
另外,只要我們空間站有人,就一直會有載人飛船跟它對接。還有一點,我們已經做了部署,萬一空間站出現了故障,威脅到航天員的生命安全,對接的飛船就可以把航天員接走。
新京報:目前在軌運行的只有國際空間站和中國空間站,但國際空間站的使用年限馬上要到了,未來會出現只有中國空間站在軌運行的局面嗎?
焦維新:肯定會出現這種局面。因爲按照計劃,國際空間站到2024年就退役了。它會不會按時退役,取決於主要參與國的態度,看要不要繼續投資來維持國際空間站。
這就像人一樣,到了八十歲以後肯定就會出現很多病症,空間站運行這麼久,會自然老化,加上紫外線照射,微流星體碎片不斷撞擊,表面也是斑痕累累。如果要大修,會花很多錢,而且即便再維修也只是恢復原來的水平。這就需要綜合考慮,是投資維護,還是乾脆就放棄它,目前還不明確。
焦維新:是的,在太空中一天要出現十幾次日出日落,按照這個作息的話,生活節奏就變了。空間站裡是有時鐘的,而且燈光的亮度是自動調節,如果燈光變暗,那就要趕緊休息了。航天員每天一定要保證八小時的睡眠時間,這樣纔有精力應對每天的工作。
新京報:他們在太空中的生活會有哪些和地面不一樣的地方?
焦維新:在微重力情況下,航天員的刷牙方式和地面是不一樣的。從國外的報道來看有兩種,一種是美國式牙刷,用一種像橡皮泥一樣的東西,主要是把牙齒上的髒東西都粘掉;歐洲的航天員是擠出可食用牙膏,喝點水,然後連牙膏帶水一起嚥下去。
洗臉就是拿溼紙巾擦一擦,擦完之後,這個紙還不能亂扔,要把剩下的水分擠出去保存起來,將來把它加工成純淨水,作爲飲用水。我們航天員此次一個重要任務就是試驗這種再生式生命保障系統。其中包括生活用水收集再生,還包括對航天員的尿液進行收集、加工和處理,去除有害物質,變成可飲用水。
新京報:這次三名航天員要待三個月,三個月後,航天員的交接班會如何進行?
焦維新:下一批航天員被送上去,上一批航天員不能馬上下來,需要過渡幾天,這時候空間站就有六名航天員。等交接好了,上一批航天員就可以回家了。
這次三名航天員會對核心艙上的所有設備進行檢查。未來,航天員需要做的事情就更多了,照顧的面兒也就更大,現在是一居室,將來就是三居室了。
兩次太空行走 航天服相當於小航天器
新京報:此次航天員太空行走的任務,和翟志剛那次有什麼不同嗎?
焦維新:翟志剛那次主要是爲了驗證我國的艙外行走技術是經得起考驗的,他只是在艙外懸停,然後把五星紅旗展示出來,就完成任務了。這次航天員要真正走出去,還要處理其他任務,比如檢驗空間站外邊的設備狀況。這次航天員要進行兩次太空行走。
我統計了一下,這麼多年,人類已經進行了幾百次太空行走,沒出現大的事故,但是小的事故沒有間斷,主要都是航天服出現了問題。比如有一次,一名航天員的陀螺儀出了問題,陀螺儀是保持平衡的,如果不及時修理,就掌握不了平衡。
新京報:航天服對出艙活動至關重要,在航天服設計上,必須要保證哪些功能?
焦維新:功能非常多,在某種意義上來講,它就是一個小的航天器。艙外是真空環境,要供應氧氣,還要保證氣體循環和恆定溫度。另外,要能屏蔽紫外線,因爲艙外紫外線是非常強的,還有粒子輻射,打到人身上會破壞人的DNA;另外還要防止微流星體和微軌道碎片,如果是小的碎片,穿上保護服就可以,如果是大的流星體或碎片,我們就要啓動備案,進行變軌。
航天服有一百多公斤重,最早的航天服價格是3000萬元。現在又有很大的改進,今後的改變方向是在增強功能和可靠性的同時,逐漸做到輕便靈活,提升舒適度,提高航天員的工作效率。(李玉坤 姜慧梓)