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刘伟波解读天宫一号成功发射

刘伟波解读天宫一号成功发射

2011-10-09 来源:中国科学仪器网客服中心 点击:7867次

·  中国网:

“中国访谈 世界对话”,欢迎您收看本期节目。929日天宫一号发射成功了,这标志着我国的航天事业又向前迈进了一大步。今天我们演播室非常荣幸地邀请到了中国航天员科研训练中心一室主任刘伟波,请他对天宫一号这次的发射进行一个回顾和解读,刘老师您好,欢迎您做客中国访谈。

2011-09-30 14:05:43

·  刘伟波:

主持人好。

2011-09-30 14:41:20

·  中国网:

我想问您的是,在昨天天宫一号发射那一刻您的心情是怎样的?

2011-09-30 14:41:41

·  刘伟波:

我们特别激动,这是中国航天又向前迈进了一步,我们在持续地往前走,进一步在追赶世界的潮流。

2011-09-30 14:42:23

·  中国网:

确实,我相信,在昨天发布员在倒数10秒的时候,可以说很多观众也是在电视机前关注着天宫一号的发射,对于整个发射,很多网友给我们提来了这样的疑问,天宫一号这么庞大的一个飞行体,这样一个发射体是怎样由制造工厂运到酒泉卫星发射中心,又立到了发射架上,这是怎样的一个过程?

2011-09-30 14:42:49

·  刘伟波:

这个简单来说是分段运输过去的。各个助推器还有两级火箭分段运到发射场之后,在组装厂组装起来,在垂直状态下做系统的测试,用一个专门的转运车在垂直状态下把它转运到发射工位上去,是这么样一个过程。

2011-09-30 14:43:34

·  中国网:

接下来咱们就按照天宫一号从地面到太空的过程来回顾一下。我们知道天宫一号在发射的时候是由火箭推进器点火升空的,在酒泉卫星发射中心我们有现场的记者,当时在发射的时候感觉冲击力很大,当时房子的玻璃也在震动,当时在发射的点上,助推器喷射出的火焰对地面的冲击力有多大?

2011-09-30 14:44:30

·  刘伟波:

要把一个几百吨的火箭推动起来的话这个力量是很大的,至少在起飞的时候必须大于火箭加燃料加载荷的自重才行,但是这个推力是不会影响到人或者设备的安全的。因为这个塔架下面专门有一个导流槽,导流槽里面灌的水是做缓冲用的,所有的气体都要在导流槽里面稀释掉。

2011-09-30 14:45:22

·  中国网:

这是一个转化,我们也看到在发射架上有摆杆,在燃料加注的时候都是不可逆的状态,对于发射来说必须要怀着一颗必胜的信心,当时您的感觉是怎样的?

2011-09-30 14:46:12

·  刘伟波:

我们都很坦然,因为中国的火箭已经经历了一百多次大型火箭的发射了。这个技术都是很成熟的,它的稳定性和控制的精度都是没有问题的。

2011-09-30 14:46:49

·  中国网:

当天宫一号发射升空以后,我们要看到它的几个节点,第一个就是在155秒左右的时候,助推器首先脱离了飞行体,这意味着什么呢?

2011-09-30 14:47:31

·  刘伟波:

火箭点火的时候是一级主发动机和推进器来共同推进的,当助推器的燃料消耗光之后,就把这个助推器抛掉,然后继续向前飞。这个过程实际上是火箭推进在不停地加速度,不停地加。但是火箭本身的质量是在不停地减,推进器占了火箭重量的一大部分,包括主体结构,用掉了之后就抛掉,这样效率最高。大家看到这个发射,从点火到入轨5秒的时间,等发动机的燃料消耗掉了之后,达到一定速度的时候会把一级分离掉。然后二级再点火,二级达到一定速度之后,二级的主机关机,达到规定的低于宇宙速度的时候,二级也会关机,器箭分离,这个时候就已经进入了太空。这个过程大家可能看电视上有一个曲线,这个曲线瞄准的是一个高度和时间曲线以及速度和时间曲线。这几个发动机点火和一、二级分离的过程,对应的速度点都是有一个转折然后再上去的抛物线,这就是一个加速的过程。

2011-09-30 14:47:54

·  中国网:

有很多网友通过转播的工业摄像头看到,四个助推器分离的时候很壮观,他们也在猜测,是不是助推器对于火箭的方向有一个把控作用呢?还是一个加速度的作用?

2011-09-30 14:50:04

·  刘伟波:

主要是提供加速的作用,火箭的发动机的角度是可以控制的。

2011-09-30 14:50:38

·  中国网:

我们还看到一个词是整流罩,这个词观众不是太熟悉,您给我们解释一下吧。

2011-09-30 14:50:53

·  刘伟波:

火箭是一个高速穿越大气层的过程,有一个高速的摩擦,要保护火箭上的载荷,比如说卫星、飞船这样的大型载荷,要保护它穿过大气层才能让它顺利进入太空,对于这个过程来说,整流罩起到的就是保护载荷的作用,另外就是减少阻力。

2011-09-30 14:51:38

·  中国网:

整流罩分离以后,标志着火箭已经出了大气层了,这个时候发动机还在工作。经过多少秒之后,发动机将会停止呢?

2011-09-30 14:52:18

·  刘伟波:

应该是靠速度关机的,就是达到额定的速度之后,发动机就关掉了。

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2011-09-30 14:52:45

·  中国网:

这也是我们要追寻的一个数据,要达到一定的速度,主发动机要关闭,要用剩下的一个小的发动机来继续推入轨道。您看到整个的发射过程,从地面到太空,虽然短短的几十秒钟,但是也有很多的技术环节。您觉得这里面最关键的是哪个环节?

2011-09-30 14:53:00

·  刘伟波:

这个里面火箭的质量要非常的可靠,还有就是我们的测控,准确的测控和指令都是保证成功的关键。

2011-09-30 14:53:36

·  中国网:

刚才您说到火箭的质量,这次的火箭也有一个小小的改进,具体的情况您能给大家介绍一下吗?

2011-09-30 14:53:56

·  刘伟波:

这个改进是对一个从其他火箭发生的质量问题的一个完善过程,本身这个火箭并没有问题,这是一个预防性的措施。

2011-09-30 14:54:31

·  中国网:

火箭在进入太空以后,我们看到它的太阳板已经展开了,这个太阳帆板主要是给天宫一号供电的,它是将给未来的神八、神九和神十供电吗?还是主要给天宫一号供电?

2011-09-30 14:56:11

·  刘伟波:

主要是给天宫一号供电的,目标飞行器进入太空以后,它自己的电能要靠太阳能帆板来产生,所以入轨最主要的事情就是太阳能帆板展开,还有就是对着定向,这两项工作完成之后,自身的能源系统就有保证了,这是成功的一个非常重要的方面。

2011-09-30 14:57:26

·  中国网:

天宫一号我们这次称为“目标飞行器”,这个词也是航天领域的新词,具体应该怎么理解“目标飞行器”?

2011-09-30 14:58:18

·  刘伟波:

我们有两个术语,一个叫做“追踪飞行器”,一个叫做“目标飞行器”,这个是在空间交会对接两个主体的航天器,这次我们天宫一号率先发射的叫做“目标飞行器”,首先是作为我们对接的一个目标,所以叫“目标飞行器”。

2011-09-30 14:58:44

·  中国网:

它跟未来的空间站相比,算是一个小巫见大巫的飞行器吗?

2011-09-30 15:00:01

·  刘伟波:

这次主要是解决空间对接的技术问题,目标飞行器承担了对接目标的责任,同时又是一个实验型的空间实验室,未来我们会把它发展成一个空间实验室来做许多的实验和技术的验证,这是未来的发展方向。但是这次天宫一号是一个实验型的空间实验室,与未来的空间站相比,它的吨位、时间和寿命都是一个比较初步的东西。这是我们未来发展空间站的一个基础性的东西。

2011-09-30 15:00:39

·  中国网:

是未来空间站的基础。讲到这里我想问问,如果要达成一个空间站的规模,将来要做哪几个方面的工作?

2011-09-30 15:01:54

·  刘伟波:

空间站是一个规模很庞大的空间基础设施,大家可能在网上看到,当前的国际空间站以及10年前的和平号空间站规模都相当大,都是由好几个舱段在天上,在空间拼接组合成的空间体,这个组合体本身可以供多名航天员长期飞行驻留,也可以接受地面上物资的补给,比如为航天员补剂的水、食物,一些空间站用品,以及为了飞行所补给的推进剂,还有空间站长期运行必须要更换的部件,包括太阳帆板和这些大的部件都可以用货运飞船,比如说美国用航天飞机,俄罗斯用进步号货运飞船,把这些物资运上去用空间进行对接来补给,是这样的情况。

2011-09-30 15:02:24

·  中国网:

接下来天宫一号也要实现与神八的对接,未来神九和神十的对接,会采取什么样的形式?

2011-09-30 15:03:47

·  刘伟波:

因为神舟八号也是无人飞船,首先验证的就是自动交会对接技术,飞船为了保证未来我们交会对接技术的可靠性,有两种对接手段,除了自动对接之外,还有一个人控对接,也叫手控对接,航天员受控交会对接,这个是要充分发挥人的作用,万一天上这个自控系统有问题,不能说我们这个飞船直接毁了,就完不成了,人开着飞船也要对上去,这是两项技术,我们都要掌握。

2011-09-30 15:04:12

·  中国网:

未来的空间实验室有四个技术,包括:一是出舱技术,二是形成一个交会对接技术,三是补加技术,四是再生式生命保障系统,对于观众来说很陌生,我们知道神七已经实现了出舱技术,对于这四项技术给大家做一个全面的解读吧。

2011-09-30 15:05:12

·  刘伟波:

这四项技术都是空间站建设和运营空间站必备的关键技术,像出舱活动是为了空间站的建造,航天员出舱参与建设空间站,以及航天员出舱活动来搞维护、维修空间站所必须的技术,这一项我们想在08年大家已经看过了,我们的出舱活动技术的展示和实验应用了。交会对接技术,这次天宫一号作为交会有阻力,是对接技术的前奏,我们要重点解决和验证空间交会对接技术,交会对接也是在轨建造的一项关键。不同的舱段都要通过火箭打到天上去,让他在天上对起来,这就是交会对接过程,空间站建设之后,航天员要上天,也是交会对接过程,货物飞船把货物运到天上去也是交会对接的过程,所以交会对接的过程是空间站建造的一项关键技术。

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2011-09-30 15:05:57

·  中国网:

其实我们马上要面临的就是天宫一号和神舟八号的对接,两个太空体都是高速运行的,这两个飞行体如果要实现对接的话,最关键的要求和技术是什么?

2011-09-30 15:08:18

·  刘伟波:

首先就是控制技术,在天上控制技术是非常关键的,就像我们在高速运动的,无论是车还是飞机,它的控制能力和控制精度是最主要的,这一块来说,就要靠航天器本身的导航控制技术作为基础,同时我们的地面测控也是基本的保障。通过这两项,能够让两个高速运动的物体,能够在同一个轨道平面内,让它的位置在逐步接近,尽管速度很高,但是我们可以让它的相对速度和相对的位置偏差逐步减小,到最后以一定的速度能够很安全可靠地对接在一起。

2011-09-30 15:09:13

·  中国网:

也有很多的网友在关注对接以后密封的情况,我们现在在这方面的设计是一个什么样状况?是全部密封的状态吗?

2011-09-30 15:10:29

·  刘伟波:

是的,对接机构对接起来之后,能够形成很好的密封。

2011-09-30 15:11:28

·  中国网:

还有就是补加技术,请您给大家解读一下。

2011-09-30 15:11:50

·  刘伟波:

补加技术是维持空间站长期、长时间运行的一个关键,我们知道在太空近地轨道这几百公里的范围内是有大气的,它对整个航天器飞行中的动力有一定的衰减,尽管衰减的速度很慢,但是长时间来讲肯定要衰减的。要维持它在规定的轨道上,就必须经常的抬高轨道,大家可以看到,国外每次进步飞船发射的时候都要对到这个空间站上,然后把推进剂打到空间站里面,然后在进步号飞船和空间站分离之前,要利用它最后做一点贡献,把空间轨道抬高多少公里再回来,就是这样一个目的。就像汽车需要加油一样,空间站也需要加油,加推进剂,推进剂将来要靠货运飞船运上去,在太空中两个航天器连结在一起,而且管道要连在一起,把推进剂转到空间站里面去。这项技术也是为了空间站长期在轨运行,保持轨道的一个关键。

2011-09-30 15:12:03

·  中国网:

刚才您说到非常有意思的一点,就是航天飞机在跟国际空间站对接的时候,临要返回地球的时候还要带一下空间站,把它带高,它的使命真的是非常多,非常复杂。您刚才也拿加油来作比喻,其实就是相当于不断地给空间站加油。咱们来看第四个技术,就是建立再生式生命保障系统,跟生命有关了,是不是很关键,也很重要?

2011-09-30 15:14:47

·  刘伟波:

这是我们载人航天最直接要解决的问题,我们无论是短期的飞行还是长期的飞行,人要在天上生存、生活、工作,必须要有基本的保障条件,这些保障条件就是要让人在空中跟在地上生活有类似的环境,这是必须的。比如说天上在密封舱里面要有大气,要有氧,人要饮水,要排汗,要吃东西,要排出二氧化碳,要排尿,排湿,这些在地面上我们觉得很自然,因为有社会保障系统保障了,但是在天上是孤立的环境,像孤岛一样,必须靠地面补给把它运上去,这是最基本的一条。所以说在短期的飞行器里面,一般用的是非再生式生命保障系统,所有的消耗品都是靠地上携带的。大家可以想一下,如果飞行时间长的话,一人基本上一天就要消耗0.80.9公斤的氧气,产生一公斤的二氧化碳,要饮水2公斤至2.5公斤,吃饭吃进去的能量要达到28002900大卡。这样物资循环来说,全靠地上带这个成本太高,为了解决长期在轨飞行的问题,就要搞一个再生式生命保障系统,可以把这个废物变成有用的物资循环,让物资循环起来。比如说人呼吸氧气产生了二氧化碳,二氧化碳是废弃物,没有用,我们再生式系统就可以把这个二氧化碳转换成氧气,让人再继续用。饮水这个消耗量是非常大的,平时还要洗澡,还要刷牙、洗脸,在太空中也需要这些东西。这些废水怎么办?不能再喝了,就需要有一套净化系统,把它转换成可以再次使用的水。这样的话,让物资能够循环起来,它的地面的补给量就会小得多,这样的话,补给成本就降下来了,这是长期在轨飞行以及更远的未来星际探索的关键,因为人是要靠物资才能生活,既然脱离了地球家园,我们让它自己循环起来也可以活着,这也是非常难解决的,也是非常关键的东西。

2011-09-30 15:17:04

·  刘伟波:

对于难的问题,我们要在有限的时间里面不靠大气循环解决。要在微重力下把这些问题解决也很难,因为大家知道,地面上水和气,比如说最典型的例子是分开的,有一个分离面,可是上天以后就没有了,水有可能都会混在一起,或者是水里面含着气,气里面含着水在飘着,这种情况下就很难在再生和进化,这是跟我们地面上不同的,也是技术攻关很关键的部分。

2011-09-30 15:21:34

·  中国网:

其实从神六和神七我们已经把人送到了太空上,宇航员们在太空的工作和生活的环境正在不断的发生改善。这些是否也为天宫一号的人性化设计环节提供了经验?

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2011-09-30 15:22:37

·  刘伟波:

是这样的。我们在前七次的发射,包括前面有四次无人飞行以及三次载人飞行,我们的技术都在不断地进步,每一次都会把以前发现的问题改掉,而且随着时间的延长,飞行任务的要求就会叠加一些新的技术进去,不停的提高这个环境,让它搞得更好。

2011-09-30 15:24:50

·  中国网:

刘老师,您作为中国航天员科研训练中心的主任,我想问一下,包括从神六的杨利伟开始,一直到未来的天宫一号上面进驻的宇航员来说,请您给我们大概的描绘一下他们在太空将会有怎样的生活,尤其是将要进入天宫一号的航天员。

2011-09-30 15:25:35

·  刘伟波:

进入天宫一号的航天员,他的生活条件要比前面在飞船上的飞行要好得多。有一个简单的比方,这个飞船有两个舱,我们天宫一号目标飞行器有一个密封舱,这一个密封舱的容积要比飞船的两个舱加起来还要大,空间已经有了,这是所有活动的基础。

2011-09-30 15:26:34

·  中国网:

活动空间大了。

2011-09-30 15:27:11

·  刘伟波:

活动空间大了,很多事就好办了。将来这两个航天器对接在一起的话,形象的来说就是两室一厅,有两个小房间,加上一个客厅,上去之后就比以往有了更大的进步,有了活动的空间,在轨的一些科学实验的安排,还有工作和飞行验证技术就可以做得很充分,因为有了空间,可以装东西,人也可以活动得开,而不像在飞船上的时候相对空间很小,有一个基本的限制。但是飞船这种特点也是正常的,不要以为飞船也搞一个大空间,飞船就是一个车,它把人运上去之后,将来天宫一号要发展成空间实验室,未来可能是空间站的一个方向,这个将来是一个实验室,是一个宾馆,车把人运上去之后,人主要的工作、生活和实验以及所有主要的活动都是在对接的这个大的空间里面进行。所以说因为这个空间大了之后,在载人飞行的时候就可以看到,我们为了载人飞行所准备的一些有特色的东西,比如将来航天器在天上会有一些主动的断裂,还有一些在天上开展的一些失重和微重力相关的项目,在天宫一号上这种大的空间,比较好的条件下能够开展的一些项目。

2011-09-30 15:27:19

·  中国网:

您刚才说的非常形象,两室一厅,从神六其实是从大的开间到一居到现在的两室一厅,发展也是非常快。您刚才说到了住的情况,我们不妨从衣食住行上来说一说,在食方面,天宫一号的航天员们会享受怎样的待遇?

2011-09-30 15:29:25

·  刘伟波:

有了天宫一号,未来载人飞行的时候,飞行的时间就要比单纯的飞船要长不少,有可能要飞十几天。在这个过程当中,他们休息有两个卧铺,吃饭的空间也会比以前好得多,专门还给他们配了娱乐和心理调节用的笔记本电脑,在天上的一些运动,这些都是又能够锻炼身体,又能够放松心情的一些活动。

2011-09-30 15:29:58

·  中国网:

从杨利伟那个时候,我们看到杨利伟在吃的飘在空中的一个方块形的食物,在天宫一号上会不会实现类似于地面上这种菜肴的模式?

2011-09-30 15:30:46

·  刘伟波:

航天食品是我们中心为航天员直接配备的,它的食谱随着飞行时间的延长,还有我们已经做过三次飞行的积累,食谱会比以前丰富,逐步在完善,逐步在丰富,花样也会多。现在的航天员吃的东西不像杨利伟那个时候的小点心,将来会有一些脱水的蔬菜、米饭等等具有中国特色的食品都会上去。但是在天上的饮食就餐到目前为止还达不到地面上的保障水平,我们不可能搞得这么丰富,主要就是受制于航天特殊的环境,你不能在那里炒菜,目前也没有冰箱这些东西,这种条件总是受限制的,但是食物的口味还是相当不错的。

2011-09-30 15:31:08

·  中国网:

我们住和食都说完了,在衣方面,在天宫一号内部的空间里面,他们要穿怎样的衣服?

2011-09-30 15:32:23

·  刘伟波:

是这样的,因为将来航天员进驻天宫一号的时候,他会有很多的活动,有体育锻炼,有日常的工作,不会像以往那样仅仅是一套服装,我们会有锻炼用的运动服、有工作服。

2011-09-30 15:32:43

·  中国网:

因为已经有了锻炼的器材和设施了。

2011-09-30 15:33:09