在太空飞行的神五留轨舱,将于下月结束使命。在为期半年的在轨飞行中,神五留轨舱上首次搭载的空间环境探测仪器传回了从前从未发现的空间现象,为我国载人航天的发展提供了重要的实验数据。 据了解,神五留轨舱位于飞船的前部,为密封结构,其外形为两端带有锥角的圆柱形,在两侧各装有可绕单轴旋转的太阳电池阵,在外部还装有太阳敏感器和各种天线等,在不执行交会对接任务时,留轨舱前端安装的是附加段,在执行交会对接任务时留轨舱前部则安装一个对接机构。 据专家介绍说,留轨半年,留轨舱相当于一颗卫星,但又不同于我国以前的卫星。由于在低轨道长寿命卫星研制方面,我国并无太多的经验,因此轨道舱留轨状态下的设计也必须在摸索中完善。 航天专家介绍,留轨舱功能和用途为:航天员在轨道飞行期间的生活舱、有效载荷试验时的试验舱、交会对接试验时的目标飞行器、航天员出舱活动时的气闸舱以及作为天地往返运输器时的货舱。 据了解,留轨舱内装有船上各分系统为飞船自主飞行和留轨飞行工作所需的设备及有效载荷,有效载荷包括用来进行空间环境观测的各种相机、多模态微波遥感器和空间物理观测设备。这些设备分装于留轨舱内两侧,中间可作为航天员在太空中的生活空间。 根据我国载人航天工程发展的设想,它的后续任务是:除继续进行对地观测和空间试验外,重点完成出舱活动、交会对接试验和发射空间实验室。利用留轨舱进行交会对接试验,可充分利用飞船的技术成果,研制出一个空间实验室,解决我国一定规模的空间应用问题,以弥补飞船的有效载荷少、飞行时间短、单位有效载荷发射成本太高的缺陷,使我国尽早建立起相对完整配套的载人航天工程体系。以载人飞船为天地往返运输系统,使之能长期运行,短期内有人照料,可以进行较大规模的空间应用活动。 由于任务的特殊性,留轨舱在设计时带来了许多的特殊要求。为使留轨舱长期保持对地定 向状态又不消耗过多推进剂,采用了动量轮姿态控制技术。 在载人时,留轨舱是航天员的生活舱,舱内温度要求保持在21℃±4℃,而留轨实验后,却不需要保持这种温度。如何解决留轨舱任务不同时的温差问题? 据中国空间技术研究院飞船总体室副主任朱枞鹏介绍,卫星都采用被动温控,类似穿“棉衣”的办法,以“棉衣”来保温,热了敞开扣子。留轨舱则采用主动温控,类似于空调的办法,采用流体工质通过回路从高到低散热,来保持载人时舱内恒温。针对留轨时的要求,专家们还想出了一个类似“百叶窗”的办法,在留轨舱舱壁两侧安装了散热装置,载人阶段,“百叶窗”关闭,留轨时打开进行散热。 考虑到长达半年的宇宙辐射累计下来会对计算机造成影响,在芯片材料和软件方面,我国已采取了相应的措施,从“神舟”二号飞船到“神舟”四号的情况看,留轨舱上的计算机表现正常。 而长时间的空间辐射却给太阳能电池寿命带来了一些问题,并引起整个留轨舱寿命降低。据飞船副总设计师郑松辉介绍,卫星在轨道运行中,当处在阳照区时,电池充电,在阴影区时放电,通信卫星由于轨道位置高,大部分时间位于阳照区,可以靠太阳能直接供电,充放电次数很少;而留轨舱的轨道周期约为90分钟,阳照区和阴影区不断交替,电池需要不断地充放电,这对电池寿命影响很大。 而且,由于对空间环境的认识不足,加上在地面上无法完全模拟空间环境,在几艘飞船的太阳能电池阵的设计中,航天专家通过多次实验,逐渐认识到问题的症结:高空原子氧对飞行器表面的腐蚀和氧化作用造成了太阳能电池阵寿命降低。现在专家们已通过在太阳能电池阵上贴膜来逐步解决。
|