神舟十二号5个首次(多项技术不输美俄)

神舟十二号成功发射,这也是第一次中国航天员登上属于我们自己的空间站,从24年前,美国拒绝中国加入国际空间站,到后来对中国航天发展进行全方位的围堵封锁,而中国空间站的发展,也标志着美国围堵注定失败、美国太空霸权已经终结。

神舟十二号将实现5个首次#:①首次实施载人飞船自主快速交会对接;②首次实施绕飞空间站并与空间站径向交会;③首次实现长期在轨停靠;④首次具备从不同高度轨道返回东风着陆场的能力;⑤首次具备天地结合多重保证的应急救援能力。

在执行任务期间,共有三大亮点,分别是机械臂辅助航天员行走、全自主快速对接技术以及再生生保系统的验证。

机械臂辅助航天员行走

截至目前,我们仅实现了一次太空行走,是由航天员翟志刚在“神舟七号”任务中实现的,时长仅十几分钟。

空间机械臂作为典型的在轨操作工具,具有跨度大、操作灵活等突出优点,可以在很大程度上替代或辅助航天员完成一系列复杂繁重的空间操作任务。

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天和核心舱机械臂是七自由度机械臂,它采用了“肩部3关节+肘部1关节+腕部3关节”的配置方案,肩部与腕部关节配置相同,意味着机械臂两端活动功能一致。核心舱机械臂可以通过末端执行器与目标适配器之间的对接与分离实现舱体爬行功能,进而在更大范围触达空间站各舱体外表面。

中国天和核心舱机械臂技术已经可以媲美美国最先进的“加拿大臂2”型机械臂,另外美国的机械臂只能在美国制造的舱段上活动,实际并不能达到爬行的目的,这表明中国在空间站机械臂关键技术上已经达到国际领先水平。

“天和”核心舱外围的机械臂将助航天员一臂之力,让航天员实现人机协同,能在较短的时间内实现较远距离的移动,到达空间站的任何一个角落。无论是取回放置在舱外的科学实验仪器,还是对“天和”核心舱实现全方位的肉眼检查,机械臂的加入都将令这些操作变得十分轻松且方便。

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除此之外,在验证了机械臂的可靠性之后,未来两个试验舱来了以后,可以用机械臂把它抓住进行对接。所以验证机械臂的任务将有非常重要的意义。大家还可以想想,它还可以抓什么飞行器。

全自主快速交会对接技术

神舟十二号在6个半小时内成功完成自主对接,空间交会对接,是指两个航天器(宇宙飞船、航天飞机等)在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术,它是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。

交会对接飞行操作,根据航天员介入的程度和智能控制水平可分为人工控制方式或自动控制方式。

太空处于失重环境后,约1/3的比例的人会出现航天运动病,表现在航天员出现恶心呕吐和出冷汗等身体不适的症状,有的也会出现头晕以及感觉错位等错觉。运动病最严重的时候恰恰是发射后8-12小时。,症状消退一般在30- -48小时后。

所以全自主快速交会对接好处不少,从体验上说最主要的是缩短了航天员在狭小的船舱内的等待时间,航天员早点进入更宽敞舒适的空间站舱段,对于缓解航天运动病的影响也是有好处的。

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虽然之前天舟二号已经展示了全自主交会对接技术,但这次更为复杂,且速度更快,神舟十二号与火箭分离后,将进行多次变轨,来到与空间站核心舱相同的距离地面393公里的轨道上。过约4.5个小时的飞行,就能与核心舱相见,接下来它们就要逐渐逼近,它们需要不断地确认位置关系,调整自己的姿态和速度。

神舟十二号飞船要与重达35吨的空间站天和核心舱与天舟二号货运飞船的组合体进行交会对接,而神舟飞船只有8吨重,巨大的质量差异给交会对接过程也带来新的难度。在对接的过程中,两个航天器的相对速度不断减小,缓缓靠近。神舟十二号飞船上有一个主动捕获装置,在对接时会提前伸出来,就在与核心舱的对接机构接触的一瞬间,紧紧抓住并拉回再锁死,最终完成交会对接。

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而美国并没有掌握自主快速交会对接技术,只能等到航天员彻底适应之后采用人工控制的方式进行交会对接,而这一般需要48个小时,目前,中国在快速交会对接技术上,超过了美国,仅次于俄罗斯。

再生生保系统

另外,此次航天任务还将验证再生生保系统,即除食物需从地面补给之外,氧气和水等两大生保物资在空间站上基本依靠再生(少量需要从地面补给)。一般适合于一个月以上的中长期、近距离载人航天飞行。

天和核心舱的再生生保系统是全自主研制,其中的中心计算机,是九院 771 所为该系统研制的核心设备,通过九院 693 厂提供的电缆网信号传输,确保电解制氧装置正常运转,各项指令精准、高效传达,为空间站“天和一号”核心舱内供应氧气、去除二氧化碳,使航天员在太空生活得到保障。安装在核心舱上的微量气体检测装置子系统、大小便收集装置、微量有害气体去除子系统、尿处理子系统、水处理子系统中的全套电缆网产品,如同铺设的一条条“高速公路”,确保核心舱生活设施正常运转,满足航天员在空间站的正常生理活动。

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这套技术目前已经达到了国际领先水平,甚至相比美俄更加智能化,在此次任务中,“天和”核心舱与“天舟”货运飞船组合体的生保系统的支持水平实现了数倍的增长,达到了至少270人·日,即3人乘组90天(三个月)的太空生存,可以说,我们已然从过往任务的“短期驻留”开始向“中长期驻留”的高地大踏步迈进了。

可以说,此次神舟十二号载人航天任务将对中国具有至关重要的意义,这也是第一次中国航天员长时间驻留太空,中国空间站本着“人性化”的设计理念,分别设置了生活区和工作区。生活区内有独立的睡眠区、卫生区、锻炼区,还配有太空厨房及就餐区。另外,随着10多年来我国无线通信和物联网技术的不断飞跃,设计师们采用全新的信息技术,让中国空间站有了“移动WiFi”,并创造了一个智能家居生活空间。

在中国空间站里,设计师们给每一个航天员准备了一个手持终端,航天员可以根据个人需求调节舱内照明环境,共有睡眠模式、工作模式、运动模式可选择。

可以说中国空间站在设计上最大程度考虑到私密性和便利性,极大地提高了航天员的太空生活质量。但在失重效应、辐射效应的影响下,航天员如何维持自己的身心健康,也是我们需要考虑的地方。

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所以航天员要进行航天员自身的健康管理。按计划开展日常的生活照料、身体锻炼,定期监测、维持与评估自身健康状态。为后续空间站长时间驻留提供数据支持。

总结

可以说,3名航天员将让中国空间站建设迈出从0到1的关键性一步,中国空间站运行体系将实现从无到有的建立。

最后,预祝3名航天员平安归来。

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