天宫与神舟办"太空婚礼" 浙江送上了啥伴手礼?

   北京时间10月19日凌晨3时37分,神舟十一号载人飞船与天宫二号空间实验室在我国上空,成功进行了“太(交)空(会)婚(对)礼(接)!”飞船搭载的两名航天员将在天宫二号内完成系列在轨试验和科学实验。

  
  时光回到9月15日晚,天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心成功发射升空,这一震撼人心的场景还历历在目。
  
  现在“新娘”天宫二号已经就位,静候另一位主角——“新郎”神舟十一号飞船的到来。
  
  10月17日,神舟十一号飞船成功发射升空,入轨之后经过五次变轨调整,与天宫二号空间实验室相会。
  
  仰望星空,无比激动。这场“太空婚礼”是载人航天器家族的一大盛事。

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  先期进入太空的“新娘”天宫二号空间实验室已在轨运行1个多月。它运行情况如何?都做了些什么?
  
  据天宫二号空间应用系统总体部消息,天宫二号有效载荷进入太空后,陆续进行了加电自检、在轨初始状态设置和初步功能测试,各有效载荷和在轨支持设备运行正常,性能稳定,状态良好。目前部分实验已获取了一批相关典型区域图像和科学实验数据。
  
  天宫二号空间实验室是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室,也是中国第一个真正意义上的空间实验室,用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间试验。
  
  这位“新娘”全长10.4米,重约8.6吨,有实验舱和资源舱两个“房间”:全密封环境的实验舱,能够支持2名航天员在轨工作、生活30天;资源舱为太空飞行提供能源动力。实验室设计在轨寿命2年。
  
  天宫二号主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验,包括释放伴飞小卫星,完成货运飞船与天宫二号的对接。它开启了我国航天史上多项之“最”:这是我国目前空间应用项目最多的、持续时间最长的、以及最接近未来空间站建设目标的一次飞行任务。

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  这场“太空婚礼”在浩渺的星空举行,全过程便是神舟十一号和天宫二号的交会、对接。

  
  地面人员将根据两个飞行器轨道的偏差来控制飞船变轨,经过若干次修正让“新郎”一点一点接近“新娘”,直到相距约50公里的位置;在对接过程中,两个航天器的速度都是每秒7.8公里上下,但轨道、高度、角度都不同,相对速度很大,要让它们逐步接近并把相对速度降到每秒0.2米这个非常低的水平,同时采用全新升级的“对接天眼”——光学成像敏感器(CRDS),以便让两个重达8吨多的飞行器既快又严丝合缝地对接到一起。
  
  “太空婚礼”顺利完成以后,神舟十一号的主要任务之一是开展航天员在太空中期驻留试验,检验神舟十一号与天宫二号对接体对航天员生活、工作和健康的保障能力,以及航天员执行飞行任务的能力,实际上也是太空中的人体生命科学研究。
  
  空间实验室任务是我国载人航天“三步走”发展战略的重要组成部分,标志着我国载人航天进入应用发展新阶段,承前启后,意义重大。从上世纪90年代启动的中国载人航天工程,确定了“三步走”的发展战略,已实现第一步——发射无人和载人飞船,以及第二步第一阶段——航天员出舱、飞船与空间舱交会对接。目前,载人航天工程进入第二步第二阶段——短期有人照料的空间实验室建设。

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  在这场万众瞩目的“太空婚礼”中,各地送上了精美的“伴手礼”,其中也有浙江的科技力量。

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  测控应答机来自浙江
  
  在身负空间监测使命的伴随卫星上,负责地面和太空通讯联络的一台测控应答机是由浙江大学航空航天学院副院长、微小卫星研究中心主任金仲和团队自主研发设计的。
  
  这个长110毫米,重量不足100克的小家伙,利用软件无线电技术研发。在国际上首次将这个设备的重量由公斤级降到百克级,极大地减轻了卫星的重量。
  
  据了解,目前金仲和团队正在设计视频成像卫星,这好比在太空也能玩转VR技术了,可以实现更加复杂的空间操作任务。
 
  “无创心功能监测仪”由浙江大学研制
  
  在神舟十一号载人飞船升空之前,由浙江大学研制的“无创心功能监测仪”已随天宫二号在太空中静候,为神十一航天员进行心率、血压、血氧饱和度等生理参数的实时监测和分析,在保障航天员健康以及航天员太空长期生存活动中发挥重要作用。
  
  浙江大学生物医学工程与仪器科学学院同中国航天员训练中心有多年的合作历史。浙江大学1977年在国内率先设立了生物医学工程专业,作为国家一级重点学科,浙大生物医学工程的科研实力位居全国前茅。10年前,从2006年9月开始,双方合作研发了“无创心功能监测仪”。经过5年的艰苦研制,满足了交会对接任务对航天员新型医监医保设备的更高要求,2011年9月29日随着天宫一号目标飞行器成功进入太空。这个仪器有点特殊,测血压的设备和地面袖带式不同,是在胸部连上心电电极,在手指上戴上血氧、脉搏波传感器,对心电信号和脉搏波信号进行分析处理,计算出心率、血压、血氧饱和度等生理参数。
  
  2012年6月16日,神舟九号发射,与天宫一号成功实施了中国首次载人交会对接任务。刘洋等三名航天员首次成功使用天宫一号中的“无创心功能监测仪”进行了血压和心血管参数的无创连续监测,数据顺利传回地面,效果良好。2013年6月又为“神十”的三名航天员做了生理监测,这次神舟十一号与天宫二号成功实施载人交会对接任务之后,对航天员进行在轨生理状态的监测,继续为神舟十一号保驾护航。

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  空间冷原子钟
  
  接下来,天宫二号将开展的实验中,包括了空间科学物理领域重点项目——空间冷原子钟实验,有望实现3千万年误差一秒的超高精度,对卫星定位导航等生产生活及引力波探测等空间科学研究将产生重大影响。据了解,空间冷原子钟可以大幅提高导航定位精度,这对我国发展北斗导航具有重要意义。

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  水稻太空育种科研
  
  天宫二号还将进行高等植物培养实验,水稻和拟南芥将开展我国首次为期6个月的植物“从种子到种子”全生命周期培养。从事太空育种多年的中国水稻研究所国家水稻改良中心马良勇教授介绍,以往种子进入太空是出于一种干燥的、休眠的状态下,而此次试验则是植物生长的一个完整周期,观察在发芽、抽穗(薹)、结实等不同阶段受到太空环境的影响,具有更重要的科研意义。
  
  随着航天事业的发展,太空育种已经走进我们的生活,今年4月,“实践十号”升空就搭载了我省中国水稻研究所的5份材料,目前马良勇团队正在对材料进行科学分析。据统计,从这里进入太空的水稻材料多达64份,而我们日常吃到的“中浙优一号”正是水稻所通过太空育种而来的高产优质品种,而“此次试验则是为人类在太空生活进行科研攻关,是太空育种科研的一次质的飞跃。”

 

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