天上兩年 人間幾何
——攻克“天宮一號(hào)”在軌長壽命技術(shù)難關(guān)側(cè)記
新華社北京９月３０日電（記者 王敏）備受矚目的“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器成功發(fā)射升空后，我國將相繼發(fā)射神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船，并分別與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)空間交會(huì)對(duì)接。據(jù)了解，神舟飛船軌道艙留軌運(yùn)行的壽命只有６個(gè)月，而重達(dá)８噸多的“天宮一號(hào)”使用壽命要達(dá)到兩年，無疑給研制團(tuán)隊(duì)帶來巨大挑戰(zhàn)。
研究團(tuán)隊(duì)如何攻克在軌長壽命的技術(shù)難關(guān)？“天宮一號(hào)”在太空的兩年生活中又將遇到哪些艱難險(xiǎn)阻？中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院載人航天總體部型號(hào)主管設(shè)計(jì)師李興乾對(duì)此進(jìn)行了解讀。
據(jù)了解，科研人員早在設(shè)計(jì)研制中，就對(duì)“天宮一號(hào)”的艙體密封性提出很高要求，保證“天宮一號(hào)”所攜帶資源的泄漏微乎其微，同時(shí)攜帶足夠的氣源進(jìn)行泄漏補(bǔ)償，不會(huì)影響航天員的正常使用。
“交會(huì)對(duì)接完成后航天員可以從飛船中進(jìn)入‘天宮’進(jìn)行工作，此外我們還在‘天宮’里為航天員配備了體育鍛煉設(shè)施和娛樂設(shè)施，筆記本電腦里事先存儲(chǔ)了航天員感興趣的影音節(jié)目，而且從太空中甚至還可以往地球上發(fā)送電子郵件?！崩钆d乾說，“‘天宮一號(hào)’艙體密封性很好，所攜帶的資源足以供應(yīng)航天員工作時(shí)的需要?！?/p>
“天宮一號(hào)”里有５００余臺(tái)大小設(shè)備，它們對(duì)于“天宮”的在軌運(yùn)行和正常工作無疑都十分關(guān)鍵。在太空中，這些設(shè)備一旦出現(xiàn)故障怎么辦？李興乾說：“我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)已做了充分的地面試驗(yàn)，有的設(shè)備試驗(yàn)次數(shù)達(dá)萬次以上，就是為了提高設(shè)備的可靠性?！?/p>
原來，研制人員經(jīng)過大量試驗(yàn)，在參考同類設(shè)備實(shí)際飛行結(jié)果數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各種可能出現(xiàn)的故障提前制定了幾百種預(yù)案，從系統(tǒng)、到分系統(tǒng)、到單機(jī)，各級(jí)、各層面上都做了備份，保證“天宮一號(hào)”各部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。“在一些關(guān)鍵設(shè)備的控制上，我們還設(shè)計(jì)了‘雙保險(xiǎn)’，比如無人期間設(shè)備自動(dòng)控制，有人時(shí)還可以讓航天員參與進(jìn)行人工控制?！崩钆d乾補(bǔ)充道。
“天宮一號(hào)”中有人時(shí)的生活自然豐富多彩，無人時(shí)也并不“寂寞”。除了進(jìn)行空間探測(cè)、空間技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)外，它還要時(shí)刻對(duì)太空中隨時(shí)可能遇到的危險(xiǎn)保持高度警惕。太空垃圾是圍繞地球軌道的無用人造物體，小到人造衛(wèi)星碎片、漆片、粉塵，大到整個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。這些零零碎碎的太空垃圾，由于它們和航天器之間的相對(duì)速度很大，一般為幾千米每秒至幾十千米每秒，因此，即使輕微碰撞，也會(huì)造成航天器的重大損壞。為此，研制人員制定了應(yīng)對(duì)措施，在“天宮一號(hào)”的艙體上設(shè)計(jì)了特殊的防護(hù)裝置，較小的太空垃圾幾乎不會(huì)對(duì)“天宮一號(hào)”造成多大影響；遇到體積較大的太空垃圾時(shí)，“天宮一號(hào)”會(huì)提前啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，躲開危險(xiǎn)物。
太空環(huán)境是千變?nèi)f化的，太陽因能量增加會(huì)向空間釋放出大量帶電粒子流，形成的高速粒子流就叫太陽風(fēng)暴，這種現(xiàn)象被科學(xué)家形象地比喻為“太陽打噴嚏”。２００３年１０月底，由太陽耀斑爆發(fā)引發(fā)的一系列強(qiáng)烈太陽風(fēng)暴使多國的航天器受到干擾。這兩年是太陽活動(dòng)高峰年，研制人員預(yù)計(jì)“天宮一號(hào)”將會(huì)遭遇太陽風(fēng)暴影響，致使其軌道衰減速度加快，進(jìn)而影響到下次與下一艘飛船的交會(huì)對(duì)接。為此，研制人員進(jìn)行了有效的設(shè)計(jì)，適時(shí)可利用地面控制系統(tǒng)，啟動(dòng)“天宮一號(hào)”上的推進(jìn)器將自身往高處托舉，使之維持在要求的軌道高度。當(dāng)然，即使不發(fā)生太陽風(fēng)暴，“天宮一號(hào)”在太空中運(yùn)行的軌道高度也不是一成不變的：在與飛船交會(huì)對(duì)接時(shí)，它會(huì)飛得低一些，大約距離大氣層３４０公里；無人期間則會(huì)飛得高一些，約３７０公里，因?yàn)樵礁叩牡胤娇諝饷芏仍叫?，軌道衰減越少，從而更加節(jié)約能源。
