為瞭“壓秤”?天舟四號飛船已對接,天舟三號為什麼還沒分離?

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好消息,我國天舟四號貨運飛船已經發射,6.5小時後與我國空間站交會對接,組成瞭組合體。

俗話說“兵馬未動糧草先行”,神舟十四號載人飛船還沒有發射,天舟四號已經攜帶貨物補給先行一步到達我國空間站。

此次天舟四號貨運飛船除瞭給後續任務的航天員帶去食物和水等,能夠滿足3名航天員,在我國空間站工作和生活6個月之久。

還攜帶瞭科學實驗儀器,補加推進劑,以及農作物種子等200多件(套)貨物。

貨艙內的貨物包裹顏色也有瞭明顯的區分,其中綠色代表航天員的食物,淺棕色代表攝影設備包,紫色是醫學領域物資等,能夠讓航天員一目瞭然看清貨包裡的物品。

據瞭解,神舟十四號也會有3名航天員,目前航天乘組已經選定,隻是暫時沒有對外公佈,預計在6月發射,讓我們拭目以待。

我國空間站現如今是一個組合體,對接著天舟三號和天舟四號貨運飛船。而要知道的是,天舟三號其實已經完成瞭任務,它的主要任務就是為神舟十三號3名乘組攜帶補給和貨物,然而現如今神舟十三號已經返回地球,並且天舟四號都已經與我國空間站對接,為何天舟三號貨運飛船還沒有受控墜入大氣層呢?

貨運飛船的作用

從功能上來看,天舟貨運飛船其實主要是一個“快遞員”,將地球上的貨物,運送到400公裡軌道上的空間站。

將貨物送到之後,其實天舟三號的任務已經完成瞭,天舟四號貨運飛船也已經完成瞭運輸貨物的工作,接下來隻需要等著神舟載人飛船發射,航天員入住空間站之後,就會將貨物搬運到空間站之中。

盡管此時天舟三號貨運飛船的任務已經完成,但它仍舊在和我國空間站對接,這是因為它除瞭是“快遞小哥”外,還有許多兼職。

第一份兼職是:垃圾站

航天員在空間站工作和生活期間,會產生一定量的垃圾,比如:廚餘垃圾,糞便等,這些垃圾會占用一定的空間,此時就到瞭天舟貨運飛船發光發熱的時候,它載貨的空間騰出之後,可以有大量的空間用於放置垃圾。

等到天舟貨運飛船執行完全部任務之後,它就會攜帶這些垃圾墜入大氣層,避免成為太空垃圾。

因為貨運飛船沒有防火隔熱裝置,墜入大氣層之後,它就會在大氣層中燃燒殆盡,少量碎渣會墜入指定位置,不會對人類造成影響。

第二份兼職是:臨時貨艙

空間站內空間有限,雖然我們已經規劃好瞭使用空間,以及使用瞭最先進的科學儀器,大大減少瞭儀器占地面積,節約更多的空間留給航天員活動。

但是,航天員在空間站工作和生活過程中,仍舊可能會需要一些空間處理臨時用不到的貨物,此時貨運飛船就可以充當這一功能。

第三份兼職是:臨時實驗艙

後續貨運飛船的試驗載荷占比會越來越高,除瞭會承擔運輸貨物的工作外,在設計的時候也是具備一定的載荷搭載能力,可以開展相應的一些科學應用與實驗。

2021年12月,中國載人航天工程辦公室發佈《關於征集通過天舟系列貨運飛船搭載科學技術試(實)驗和應用項目的機會公告》,面向社會公開征集搭載項目。

第四份兼職是:姿態調整,軌道調整,太空加油等

我國空間站雖然在距離地球400公裡的軌道上運行,但這裡並不是真空環境,仍舊受微重力影響,速度會衰減,此時就需要貨運飛船開動發動機,實現對整個空間站組合體的姿態和軌道控制,以防止空間站軌道衰減。

其次,地球軌道上存在著太多的人工衛星以及太空垃圾,在高速狀態下,會對我國空間站造成非常大的影響。比如:星鏈衛星兩次接近我國空間站,意圖不明,我國空間站為瞭保護航天員和空間站的安全,兩次主動調整軌道。

第五份兼職是:機械臂轉位技術驗證,為後續的實驗艙對接和空間站結構做準備。

除此之外,貨運飛船還有一個隱藏的功能:壓秤!

空間站也需要壓秤

事情是這樣的,空間站位於400公裡的地球軌道上,這裡雖然處於微重力環境下,但是姿態控制仍舊非常重要。而飛船對接空間站時,往往會影響空間站的姿態。

空間站姿態不穩會有旋轉的風險,對空間站內的航天員來說非常危險。

比如:“科學”號模塊艙與國際空間站對接後,因為引擎異常啟動,導致國際空間站翻轉瞭540°,隨後進步號貨運飛船進行瞭姿態調整,才控制住瞭國際空間站異常翻轉。

為瞭控制姿態,空間站需要計算“質心”的位置,而空間站並不是固定不變的,而是會和飛船對接。比如:神舟載人飛船,天舟載貨飛船等。

空間站在地球軌道上運行時,可以保持姿態的穩定,但當與飛船進行交會對接時,對接時產生的力,就會導致空間站姿態發生變化,其中對接的力越大,對空間站的影響就越大。

尤其是在微重力環境下,空間站幾乎沒有阻力,稍微施加一些外力,空間站姿態就會發生變化。

也正是因為如此,飛船在對接時,不僅僅會將自己的速度與飛船調整地非常接近,幾乎以厘米級的速度對接,而且還要確保空間站沒有發生較大的翻轉。

神舟十三號載人飛船與空間站徑向對接時,我國空間站組合體姿態就出現瞭較大幅度的傾斜,傾斜角度超過瞭70度。

要知道的是,神舟十三號與空間站對接時,天舟二號貨運飛船還沒有脫離組合體,它其實就充當瞭“壓秤”的作用,減少對接撞擊過程中,給核心艙組合體帶來的偏心幹擾力,否則的話,天和核心艙可能會出現更大角度的傾斜,甚至在太空翻跟頭,控制姿態將會變得更加困難。

好在,雖然神舟十三號與空間站對接時,空間站姿態出現傾斜,但後續通過天舟三號貨運飛船的姿態控制發動機,將空間站恢復到正常運行狀態。

現如今天舟三號貨運飛船在執行“壓秤”作用,為神舟十四號對接創造有利條件。

不過,今年我國還將發射“問天”和“夢天”實驗艙,等到它們與空間站交會對接之後,就會與空間站組成一個組合體,能夠充分起到壓秤作用,之後就不需要貨運飛船再壓秤瞭。

#天舟四號成功發射##天舟四號成功對接天和核心艙##空間站##航天員#

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  • 本文由 发表于 2022年5月11日
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