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归去来兮 ——追忆天宫一号
时间:2018-04-08 03:38 来源:中国科技网 阅读人次:1  【字体:

  2018年4月2日8时15分左右,遨游太空6年多的天宫一号,在中国航天人的实时监测和全程跟踪下,在预测的时间和范围内再入大气层,化作流星,凤凰涅磐,不留下一丝遗憾,归隐中心点位于西经163.1度、南纬14.6度的安宁寂静的南太平洋。

  3天后,中华民族迎来缅怀先人、追思故人的清明节。细雨湿草色,仰望星空,眺望大海,我们多么期望回看你的身影,再见你的辉煌……

  最美的飞天 

  淡云圆日影黑水,

  烈焰飞虹升漠北。

  夜阑红柳语胡杨,

  神箭飞天今最美。

  公元2011年9月29日19时,漠北酒泉,黑水河畔,云淡风轻,中国载人航天的通天塔又一次高高耸立。

  金秋落日,褪去了他的炽热和光芒,红彤彤的脸迟迟不肯落下地平线,余晖中的通天塔金光闪闪。

  “2小时准备!”北京航天飞行控制中心调度的清脆口令在首区指挥大厅响起。发射程序进入临射倒计时。

  中国载人航天工程第二任总设计师周建平轻嘘了一口气,缓缓地从指挥席上站起身来,悄悄地走到指挥楼的露天平台,静静地遥望着不远处亮丽的通天塔。

  按照我国载人航天工程“三步走”战略部署中原计划的第二步安排,今天的发射不应在实施之列。

  2003年10月16日,杨利伟驾乘“神五”圆满完成首次载人航天飞行,中国载人航天工程第一阶段任务圆满收官。第二阶段最核心的任务是空间交会对接,中国航天人最早制定的方案是将神舟飞船的轨道舱改造后留轨飞行,作为目标飞行器与后续神舟“兄弟”进行无人空间交会对接、有人空间交会对接。这个方案已比航天大国早期交会对接的试验方法向前迈进了一大步,并且技术风险较小,比较稳妥。

  2008年9月,“神七”乘组圆满完成太空行走任务后,中国载人航天的工程能力和技术储备站到了新的起点。

  最为关键的技术是交会对接,这项技术的突破是沿袭10多年前制定的方案一步一动,还是按照新的技术水平更大步地跨越发展,中国航天人又一次面临着重大抉择。

  一步一动,可能错过创新超越的重大机遇;调整方案,既需要巨大的勇气担当,又需要创新的底气实力。

  中国航天人经过科学的技术分析和深入的风险评估,认为我们完全具备了进一步跨越发展的条件。建议中央调整原来的计划安排,直接发射8吨级的目标飞行器,兼做空间实验室,一并实现自动交会对接、手动交会对接、中长期太空驻留的第二步目标。

  这天,中国航天又将再次创造中国奇迹。

  夕阳渐渐隐没,灯火渐渐通明,通天塔双臂在夜幕下缓缓张开……

  21点16分,大地震动,烈焰升腾,托举着天宫一号的神箭缓缓起飞,逐渐加速,尾迹划过空中仿佛一条舞动的玉带,渐渐消失在茫茫苍穹。

  155秒,“助推器分离!”

  158秒,“一二级分离!”

  213秒,“抛整流罩!”

  582秒,“器箭分离!”

  在首区指挥大厅指挥席就坐的发射场系统总指挥崔吉俊、总设计师陆晋荣,火箭系统总指挥刘宇、总设计师荆木春,腾地站起身来,额手相庆,紧紧拥抱。

  这是一次迟来的发射。

  天宫一号原计划8月底发射,但8月18日,酒泉卫星发射中心用长征二号丙火箭发射“实践十一号04星”失利。该火箭与发射天宫一号的火箭为同一系列,出于安全考虑,任务总指挥部决定先彻查故障原因,暂停火箭测试工作,相应推迟天宫一号发射计划。

  但天宫一号如在9月底前不能发射升空,将错失交会对接飞行的最佳“窗口”,整个计划将全面调整。

  9月10日,长征二号丙火箭故障归零后,发射场区测试工作重新启动。首次新增挠性惯性测量组合、首次使用迭代制导技术、首次采用冯·卡门曲线整流罩……面对这些全新的技术和设备,7000余名参研参试人员,夜以继日,“双想双查”,8次火箭总检查,234种故障预案处置演练,不到20天,全部一次性顺利通过。

  9月29日21时36分,“天宫一号准确入轨!”

  振奋人心的喜讯,从北京航天飞行控制中心传来。

  天宫一号的控制系统、能源系统、动力系统,从里到外、从大件到细节,使用了超过80%的新设备新技术,远远高于新研航天飞行器采用量不超过30%的惯例。他是一个全新的飞行器,首发必须成功,还要稳定运行两年,否则后面的交会对接试验都谈不上。因此,他的每一个表情、每一个状态,都将时时牵动着天宫一号系统专家们的心。

  夜深了。当各系统老总们满怀喜悦地走出控制大厅时,星光下那片大漠,那岸胡杨,那些红柳,衬托着远处高高的发射塔架,顿时成了大家眼中最美的风景。

  最甜的“初吻” 

  漠北秋霜重,胡杨叶金黄。

  疾风过处劲草低,沙沙久彷徨。

  非为恋高枝,但思放眼望。

  待见蓝天宫舟吻,蝶舞妆大疆。

  天宫一号升空32天之后,2011年11月1日清晨5时58分,大漠秋霜,疾风劲草。神舟八号挥别漠北戈壁的金色胡杨,踏上了与天宫一号相约相会的浪漫之旅。

  按照计划,神舟八号升空2天后,于11月3日1时36分,与天宫一号交会对接。

  10月30日,在太空焦急等待的天宫一号降轨调相,准时来到距地面343公里的交会对接轨道,面向神舟八号到来的方向远远眺望。

  11月2日23时08分,经过5次变轨,心情急迫的神舟八号,也准时到达距天宫一号后下方52公里处。

  深夜的北京航天城,飞行控制中心指控大厅灯火通明,各系统的指挥和技术岗位人满阵列,显示大屏的数据瞬息万变,气氛紧张、忙碌有序。

  自喻是在太空“牵风筝”的测控通信系统专家们,深感肩负重任。天宫一号和神舟八号的相约拥吻,将穿越万里,风险重重。

  两个七八吨重的航天器,从相距上万公里的不同轨道,以每秒7800米的速度匆匆赶往约会,相对速度不能超过每秒0.2米,横向偏差不能超过18厘米,途中还要随时机动规避空间碎片的“羡慕嫉妒恨”,引路的难度何其大!控制的精度何其高!

  为了这“旷世之吻”,测控通信系统进行了大量的更新改造。加快建设完善天基测控系统,拓展陆基测控站点到五大洲,增加海基测控远望船队新成员,各个测控节点全部进行升级换代,点对点的传输方式变更为扁平化信息传输网络……

  11月3日0时许,北京飞行控制中心的巨幅显示屏上,传来天宫一号前端摄像机摄录的清晰画面:漆黑的太空冒出了一个亮点。

  “神八!”指挥席上,该中心主任陈宏敏率先准确判断。

  1公里、400米、100米,亮点逐渐变大,“神八”追赶的脚步越来越近,身影越来越清晰。

  30米,神舟八号的摄像头,清晰地展示出天宫一号的“面庞”。

  这对“牛郎”“织女”,穿越迢迢天路,米秒不差地来到了“鹊桥”。

  1时02分,神舟八号的对接机构缓缓推出,向天宫一号张开了双臂。

  1时28分,神舟八号对接环触到天宫一号。测控通信系统总设计师钱卫平终于把视线从面前的屏幕上收回,身体后仰,舒展双臂,长出了一口气。

  而与钱卫平指挥席位相隔不远的天宫一号总设计师杨宏和神舟八号总设计师张柏楠,此刻一改往日洒脱,神情变得格外冷峻。

  他们戏称,各团队将合作导演史上最牛的“吻戏”。这一“吻”对不准则不能连接,合不拢则不能密封,后果都是灾难性的。

  要验证和突破交会对接技术,一般要发射多次、多个航天器进行试验。用一个目标飞行器与多个航天器交会对接,并开展自动与手动交会对接等多项综合集成试验,航天大国尚无先例。

  让天宫一号与3个航天器接续完成多次自动、手动交会对接,除了要突破对接技术本身外,还要同时解决对接机构的长寿命、高可靠、自诊断技术。同时,还要验证空间实验室技术和航天员中长期驻留技术,为建造空间站铺路。

  交会对接技术是发展载人航天必须攻克掌握的三项基础技术之一,是航天大国秘而不宣的核心技术,只能自主创新,自我突破。天宫一号兼做空间实验室,同时还需要自主突破和掌握空间实验室技术。

  为此,中国航天人从上世纪90年代就开始预研,多少个不眠之夜,多少次推倒重来,多少人青丝染白雪,从少年到白头。心血和汗水浇灌的创新之花即将绽放,期待和紧张都写在他们的脸上。

  “对接机构捕获!”

  “对接环拉回正常!”

  1时35分58秒,飞控大屏显示,12把对接锁准确启动,上千个齿轮和轴承同步工作,天宫一号与神舟八号紧紧相牵。

  杨宏、张柏楠情不自禁地从座位上跳了起来,科研人员纷纷起身,握手、鼓掌、击掌、拥抱,现场一片欢庆。

  这一刻,时光定格,星月生辉;

  这一刻,荣光照耀天宇,大地为之欢呼。

  这一刻,太空中,“宫舟”相拥,双双张开的太阳能帆板,如梁祝化蝶,翩翩起舞;

  这一刻,黑水河畔,秋风吹起胡杨叶,如金色蝴蝶群飞纷舞,妆亮大漠戈壁……

  (小标题)最喜的迎客

  相思织女裁霞帔,

  寂寞嫦娥折月桂。

  天宫迎客天公忙,

  神舟煮酒神州醉。

  2012年6月15日,神舟九号航天员乘组正式确定。他们将成为进驻中国“太空之家”的首批尊贵客人。

  指令长景海鹏,首批14名航天员之一,神舟六号乘组梯队成员,圆满完成神舟七号任务,再次出征,将成为中国首位两次成功执行载人航天飞行任务的英雄航天员。

  航天员刘旺,首批14名航天员中最年轻的成员,大家公认的“脑子最灵光的一位”,将操纵神九飞船完成我国首次手动交会对接。经过14年的专业磨砺和1500多次的手动交会对接地面模拟训练,即将“化蛹成蝶”。

  女航天员刘洋,我国第二批航天员、首批2名女航天员之一,填补了我国航天员队伍的女性缺位,仅用2年多时间就完成原计划需要3至5年的专业训练,即将成为我国首位飞天的“织女”。

  16日18时37分,漠北夏日,天高云阔,神舟飞船第9次踏上了飞天征程。

  18日14时,天宫一号与神舟九号精确自动对接。

  17时04分,景海鹏像鱼儿一样,轻盈地“飘”到了天宫一号实验舱舱门前,顺利打开舱门平衡阀,小心地从工具箱中取出“钥匙”,缓缓扭动,天宫一号舱门露出一条缝隙。透过缝隙,鲜艳的五星红旗格外醒目、格外亲切。

  17时06分,天宫一号舱门从下向上完全开启,对接通道完全敞开。景海鹏穿过通道,率先进入天宫一号,米黄色的地板、乳白色的墙壁尽收眼底,他将自己的足迹轻轻地印在“太空家园”的地板上,第一时间激动地向地面报告:“感觉良好。”

  20分钟后,景海鹏接住鱼贯而入的刘旺、刘洋,三人排成一行,面向摄像机镜头,露出发自内心的自豪笑脸,向祖国传回第一张最喜庆的太空全家福。

  北京航天飞控中心大厅掌声雷动,忘情的人们未饮先醉。中国航天员科研训练中心主任兼航天员系统总指挥陈善广和专家们率先沉静下来。他们知道,真正的考验才刚开始。

  此前的载人航天飞行,神五是1人1天,只在返回舱工作生活;神六是2人5天在轨工作生活;神七是3人3天在轨工作生活。而在活动空间只有15立方米的天宫一号,仅“神九”任务就要保障3人整整工作生活10天,且还有1名女性。

  这是新的巨大考验和挑战。

  环控生保技术团队,不仅要确保舱内生活环境,还要突破失重条件下的动态水气分离、电解制氧、冷凝水收集储存等一系列再生式环境控制和生命保障核心技术,为未来中长期载人航天飞行做好技术准备。

  飞控数据显示,组合体内温度始终控制在22℃左右,湿度在50%至70%之间,噪声小于60分贝,空气环境洁净标准远远高于地面大气质量标准。

  “太空家园”里,首次在轨开展航天员心功能检测,首次在轨应用骨骼肌萎缩防治系统,首次在轨进行微生物检测,首次开展失重条件下扑热息痛药代动力学研究等,工作有条不紊。景海鹏的自行车骑行,刘旺的口琴演奏,刘洋的太空太极拳……好一个“世外桃源”。

  看着航天员始终快乐的工作生活状态,科研团队一天天轻松起来。

  24日,进驻天宫一号第7天的神九乘组重回返回舱,暂别天宫一号,然后由刘旺控制飞船,再次“瞄准”天宫一号,实施一次特殊的“太空打靶”:手控交会对接。

  手动交会对接是自动交会对接异常后的应急手段,是载人航天安全发展的必须备份。只有掌握了手动交会对接技术,才能全面实施空间站建设。

  手动交会对接,航天员需要同时操纵两个手柄,对飞船进行6个自由度的动态、实时、精确控制,成功的关键除了手动对接机构的精密性和可靠性外,还取决于航天员稳定的心理素质和精准的操控技术。

  按照工程设计要求,两个航天器对接的角度偏差不能超过4度,但训练中刘旺把控制精度提高到不超过0.2度;按照正常操作程序,操作手应按照显示屏上的对接图像和参数进行操作,但刘旺自我加压,在仪表没有数据显示的情况下,仅靠对接图像,也能实现精准对接。

  6月24日12时38分,神舟九号在刘旺的操控下,120米、50米、10米,渐渐向天宫一号靠拢;

  12时55分,浩瀚太空中,神九乘组打出了一个完美的“十环”。

  最香的节日 

  烈焰雷鸣沙抖擞。神箭飞时,漠北白云瘦。

  织女嫦娥舞酥手,喜迎香粽雄黄酒。

  探海巡天惊宇宙。汨水流觞,红土中华厚。

  鸦片狼烟熄未久,人间天上移攻守。

  “天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?”战国时期,伟大的爱国主义诗人屈原,就发出了不朽《天问》。

  2300年后的端午前夕,共和国的主席亲临东风航天城,亲送“神十”乘组聂海胜、张晓光、王亚平从问天阁出发,巡视九天,作答《天问》。

  2013年6月11日17时38分,烈焰雷鸣、地动山摇,长征二号F运载火箭再次冲天而起,将“神十”送入茫茫太空。

  神州神舟竞渡,艾香粽香传情。3名航天员在太空向华夏儿女送上端午节的真挚问候:“我们神舟十号航天员,向全国人民、全球华人致以节日祝福,祝大家端午节快乐!”

  6月20日上午10时,300公里高空巡游的最高讲台,6000多万学生互动的最大课堂,把天宫一号和华夏大地紧密相连。

  10时11分,执掌教鞭的“美女教师”王亚平闪亮登场,幽默地请自愿当助教的指令长、也是二次出征太空的将军航天员聂海胜做“悬空打坐”。

  聂海胜盘起双腿,立即悬浮在王亚平面前;王亚平俏皮地伸出一根手指,运用“大力神功”轻轻一点,聂海胜便飞了出去。

  学生们笑成一团。而坐在北京空间信息中继传输技术研究中心指挥大厅的该中心主任黄惠明、总工程师孙宝升和满座的技术人员,个个神情严肃。

  “太空讲堂”每持续一秒,天宫一号就在太空移动了7800米;王亚平的一颦一笑、一举一动,都可能横跨了几十公里。要保证45分钟空中课堂不间断天地传输、每一帧画面都清晰稳定,对中国航天测控网是一次全新的挑战。

  5年前,“神七”航天员翟志刚太空行走,限于陆基、海基测控网弧段覆盖能力,只能在特定的测控区域和规定的时限内实施。而今天,神舟十号要在“神舟”兄弟中第一个享受全弧段、高品质测控通信服务。

  这一任务,光荣地落在了“天链”卫星兄弟们的肩上。2012年7月,“天链一号03星”发射成功,“天链”兄弟组成的天基测控网正式组网。今天就是对它们并肩作战能力的全面检验。

  天宫一号内,王亚平执教的神奇单摆、高速陀螺、魔幻水球等失重条件下的物理现象,通过张晓光手持的摄像机拍摄传输,一个比一个精彩神奇,一个比一个引人入胜,学生们看得如痴如醉,丝毫没有感到老师人在太空,课堂远在300公里外。

  “飞天梦永不失重,科学梦张力无限。” 2300年前的《天问》,牵衍出中华民族多少美丽动人的飞天神话,多少激情探索的飞天壮举。1970年4月24日,太空中的一曲“东方红”,点燃了多少中华儿女征战寰宇的豪迈斗志,支撑了中国太空梦圆。

  在举国上下共筑中华民族伟大复兴中国梦的时代,这堂生动“太空课”播下的科学种子,对中华儿女走向深空、探索未知产生的历史影响,注定是一座无字丰碑。

  “神十”乘组圆满完成了所有科研试验任务,就要永远离别天宫一号了。

  6月25日,王亚平以东方女性特有的细腻,逐一整理好天宫一号里的设备器材,把刘洋精心编织的火红中国结进行了细致打理。

  公元2013年6月26日清晨5时,“神十”乘组面向天宫一号里的国旗敬了庄严的军礼,恋恋不舍地回到神十返回舱,踏上了回家的路。

  送别神舟十号,天宫一号开始了他的太空“退休”生涯。1年9个月太空飞行的丰富实践,数十项空间科学实验的反复历练,携带有效载荷的良好状态,他不甘寂寞、主动请战,老骥伏枥、壮心不已。

  空间应用系统总指挥高铭、总设计师赵光恒等专家,对天宫一号进行全方位审检评估后,爽快地签订了多项“返聘合同”。

  天宫一号搭载的高光谱成像仪继续在遥远的太空守望着祖国大地,不时传回高质量图像数据。相关数据应用到矿产和油气资源调查、海洋应用、林业应用、土地利用检测、城市环境监测等领域,产生了大批有价值的应用研究成果。

  高光谱成像仪还参加了澳大利亚火灾、浙江余姚水灾以及云南鲁甸地震等应急监测,为相关部门应急救灾和灾后评估提供了数据支撑。特别是在驰援澳大利亚森林火灾扑救工作中,进行了为期一周的灾情监测,凭借其“火眼金睛”准确判断了火灾区域范围,确认重大隐患点2个,其优异的表现获得了澳方称赞。

  空间应用系统在天宫一号上部署的空间环境和空间物理探测“哨兵”,时时监测着航天器舱外各个方向电子、质子等粒子的强度和能谱,监测着轨道大气密度、成分、微质量及其时空分布变化,始终尽心尽力地守护着天宫一号的安全。

  2016年的春天,天宫一号功成身退,中止服务;2018年的春天,天宫一号作别太空,化作一道轻烟,再入地球大气层。在这2个春天之间,天宫一号默默迎送天宫二号、神舟十一号、天舟一号,频繁招手老朋友北斗的新成员,惊奇打量新亲人墨子、悟空……

  沉舟侧畔千帆过。广袤南太平洋上撰刻的全球知名功勋航天器的铭文,刻上了天宫一号的名字,它将永远与世界航天同在,与中国航天同行。

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