中國空間站模擬構型圖。

空間輻射生物學裝置安裝在夢天實驗艙暴露平臺。 　　圖片來源：中國載人航天工程辦公室

　　從“圓夢乘組”出艙、返回，到“博士乘組”亮相、進駐；從第二屆“天宮畫展”除夕上新，到一系列在軌科學實驗和試驗順利進行……半年多來，進入常態(tài)化運營模式的中國空間站，留下了許多高光時刻。

　　近日，中國載人航天工程辦公室發(fā)布了2023中國載人航天年中“成績單”，28項內(nèi)容串聯(lián)起了中國載人航天半年來的精彩故事。

　　電推進系統(tǒng)實現(xiàn)首秀

　　在這份“成績單”中，最近的一項任務是空間站電推氣瓶出艙安裝。在天地協(xié)同配合下，首次采用“換氣”而非“補氣”的方式完成電推進劑補加，對空間站長期軌道維持和安全平穩(wěn)飛行起到重要作用。

　　據(jù)了解，電推進系統(tǒng)的工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子，再把這些離子加速、噴出以產(chǎn)生推進力，從而完成航天器的姿態(tài)控制、軌道修正和軌道維持等任務。天宮空間站的電推進系統(tǒng)是這一系統(tǒng)在載人航天領域的首秀。安裝在艙外的大氣瓶就像是空間站的“外掛”，其攜帶的推進劑可以支持電推力器長時間的軌道維持工作。

　　值得一提的是，此次安裝任務是由航天員和空間站機械臂協(xié)同完成的。大氣瓶首先由航天員進行艙內(nèi)組裝、自檢及測試，通過自動出艙裝置送至艙外，隨后艙外機械臂抓取并將其轉移、對接到安裝位。

　　為了實現(xiàn)貯氣模塊的在軌安裝，設計團隊創(chuàng)造性地提出了一種簡化版的浮動對接形式，極大提高了對接的容差能力和可靠性，即便在軌多次拆裝也能保證精度、滿足要求。得益于統(tǒng)一的接口設計，空間站外可以安裝不同容積、不同工作壓力的氣瓶，工質也不限于已有系統(tǒng)的氙氣，并可根據(jù)技術發(fā)展情況上行不同工質推進劑。

　　正常情況下，在大氣瓶內(nèi)的推進劑耗盡后，機械臂會自動進行在軌更換，同時也支持航天員手動更換氣瓶，保證“兼容”，實現(xiàn)推進劑替換簡單、高效、可靠的目標。

　　科學實驗和試驗穩(wěn)步推進

　　安裝電推氣瓶是神舟十六號乘組的在軌工作任務之一。自5月30日進駐中國空間站以來，“博士乘組”航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮共同協(xié)作，高頻次、高效率地開展了載荷出艙、設備測試、實驗項目實施、艙段檢查維護等工作。

　　“成績單”顯示，6月9日至10日，神舟十六號乘組完成了夢天實驗艙空間輻射生物學暴露實驗裝置出艙工作，這是我國首次開展艙外輻射生物學暴露實驗。航天員近日在天和核心艙內(nèi)開展了細胞學研究樣本回收工作，包括回收取樣液袋、細胞培養(yǎng)板回收、樣本轉移等步驟。此外，航天員還進行了應急呼吸裝置在軌測試，該裝置是專為航天員設計，以應對壓力應急條件下的特殊情況。

　　今年，隨著國家太空實驗室搭建完成，中國空間科學研究和宇宙空間探索進入嶄新階段。半年來，航天員在軌開展了多項科學實驗和試驗。

　　今年3月，在地面科研人員和航天員協(xié)同配合下，神舟十五號乘組完成了燃燒科學柜實驗系統(tǒng)首次點火測試，點火實驗采用甲烷作為燃料，高速相機清晰地拍下了整個點火和燃燒過程，為后續(xù)項目順利實施打下良好基礎。

　　此外，空間站雙光子顯微鏡項目開展了在軌實驗并取得成功，首次在航天飛行過程中獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像；空間高效自由活塞斯特林熱電轉換試驗裝置順利完成在軌試驗，熱電轉換效率等綜合技術指標達到國際先進水平。

　　今年5月，經(jīng)過為期5個多月的在軌觀測試驗，中國首次成功實現(xiàn)在軌對導電環(huán)磨屑產(chǎn)生過程和團簇現(xiàn)象的觀測。與此同時，空間站航天技術試驗領域也完成我國首次液態(tài)金屬熱管理在軌試驗，取得系列關鍵技術成果。

　　在后續(xù)的空間站任務中，神舟十六號乘組還將按計劃開展多領域大規(guī)模在軌實驗和試驗，有望在新奇量子現(xiàn)象研究、高精度空間時頻系統(tǒng)、廣義相對論驗證以及生命起源研究等方面產(chǎn)出高水平科學成果。同時，航天員將繼續(xù)開展天宮課堂太空授課活動，讓載人航天走進中小學生課堂。

　　空間站構形多次變化

　　今年5月10日，天舟六號貨運飛船成功升空。6月6日，先期撤離的天舟五號貨運飛船獨立在軌飛行33天之后，完成了與空間站組合體的再次交會對接。目前，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙和神舟十六號載人飛船、天舟五號及天舟六號貨運飛船組成了空間站“三艙三船”的全新構型。

　　幾個月后，中國空間站的構型將產(chǎn)生新的變化。神舟十七號載人飛船升空前，天舟五號貨運飛船將會再次從空間站撤離，再入大氣層完成燒蝕銷毀。

　　今年，空間站工程進入應用與發(fā)展階段，空間站轉入常態(tài)化運營模式。按照此前公布的任務規(guī)劃，神舟十六號和神舟十七號乘組將在今年下半年完成在軌交接。

　　據(jù)專家介紹，中國空間站的真正構型共有53種。為進一步支持在軌科學實驗、為航天員的工作和生活創(chuàng)造更好的條件，中國還將適時發(fā)射擴展艙段，將空間站基本構型由“T”字型升級為“十”字型。

　　中國工程院院士、航天科技集團五院空間站系統(tǒng)總設計師楊宏在展望空間站未來發(fā)展時表示，中國空間站組合體將成為“太空母港”，包括巡天空間望遠鏡在內(nèi)的航天器可進行伴飛。當需要維修和燃料補給時，航天器可自主對接空間站。

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