天舟一号:不仅送货那么简单 还能看舱内高清画面

2017-04-19 22:39:34 来源: 央视新闻客户端 作者:
天舟一号,择机发射,

原标题:【天舟一号货运飞船20日至24日择机发射】新测控、新技术 筑梦天宫

昨天(18日),天舟一号发射任务进行最后一次全区合练,结果表明,各系统组织指挥畅通,技术状态正确,参试设备状态良好。合练的完成标志着全区各系统具备执行发射任务条件。

这次合练由文昌航天发射场组织实施,是除“点火发射”之外,参试测控通信系统最多、最全、最贴近实战的一次综合模拟演练,也是发射前最后一次合练。合练前,技术人员对加注管路、箭体贮箱等火箭全系统进行了气密检查,确保密封无跑漏;对燃料贮箱进行了吹除处理,将原有的空气用液氮进行了置换,起到了洁净和预冷作用,动力系统和电气系统检查全部完成。

这次合练,火箭、飞船、发射场、测控通信等系统全部参加,全系统、全岗位完全按照发射实战要求,练指挥、练操作、练协同。参试各系统严密组织,各级指挥员口令准确,技术人员操作熟练,系统之间相互配合密切,确保了各项程序有条不紊进行。

新测控 天上星星参“北斗”

如果说航天器是飞在太空的风筝,那么测控系统就像是掌控着这根连接风筝和地面的线。这一次的风筝,就是天舟一号,不同于以往,天舟一号飞船要为未来我国的空间站进行大量的新技术和新实验的验证,为了对这只“风筝”更加精准的进行控制,首次应用到了“天基测控”技术,这到底是什么样的技术呢?

航天科技集团五院天舟一号货运飞船测控与通信分系统副主任设计师 朱珂:“天基测控”系统就是通过中继卫星转发来实现与地面的测控通信。

天舟一号飞船上的三条中继链路借助我国天链一号中继卫星,构建起天基为主的测控通信体系,实现天舟一号与天宫二号交会对接、推进剂补加等关键事件的全程跟踪测控,既方便了对在轨设备状态的及时监测,又减少了陆地测控站和海洋测量船的依赖,这为我国后续空间站的长期运行开创了经济高效的道路。

航天科技集团五院天舟一号货运飞船测控与通信分系统副主任设计师 朱珂:飞船配置了中继终端设备,通过借助于我国(中继卫星)通讯系统,实现了以天基为主的测控通信体制,减少了对地面站的依赖,这样的话就有利于扩大我们的测控通讯覆盖率,由原来地基为主的测控覆盖率的20%提高到目前以天基为主的88%。

应用了以中继卫星为主的天基测控系统,除了把地面的测控站建到了天上,扩大了覆盖的面积外,还大大提高了航天器通信的速度。

航天科技集团五院天舟一号货运飞船测控与通信分系统副主任设计师 朱珂:我们原来的航天器下行速率比较低,很多数据难以监测到,必须有些时候需要挑选一些数据进行监视,现在我们遥测速度提高了4倍,这样的话更有利于我们对这些数据进行监视,更全面的掌握航天器的工作状态,对我们地面人员,对天上航天器状态的掌握有更多的帮助。

新技术 太空进入百兆宽带时代

在2016年的天宫二号与神舟十一号飞行任务中,航天员景海鹏和陈冬在长达30天的太空生活中,可以即时观看《新闻联播》,收发邮件,与家人视频通话,而将来航天员还可以在太空发微信、刷微博,这些都得益于应用在载人航天器上的新技术—空间以太网通信技术,通俗理解就是在太空有了互联网。而这次的天舟一号,将实现天地一体化互联互通,使太空里的网速提高到了百兆宽带的水平,这将为未来航天员在太空自由地使用互联网打下基础。

天舟一号飞船上的测控与通信分系统,根据不同的信号频率及用途共分为七大链路,正是通过这些链路,飞船能够实现与地面测控系统以及其他航天器进行信息交互,比如向地面传送遥测数据、高清图像、话音等。

航天科技集团五院天舟一号货运飞船测控与通信分系统副主任设计师 朱珂:我们在“天舟一号”上使用了多项通信的新技术,包括网络接入技术,网络交换技术,还有高清图像的传输技术,这些技术更有利于我们地面可以观测到更多天上的信息,以及更多更细腻的画面,更清晰的图象。

天舟一号是我国第一个要实现天地一体化互联网络的航天器,而天地一体化,简单来说就是航天员在太空中使用互联网,上网感受和在家是一样的。为了达到这样的效果,科研人员在天舟一号上安装了最新研制的以太网交换机,这就相当于给太空里的飞船开通了百兆宽带。

航天科技集团五院天舟一号货运飞船测控与通信分系统副主任设计师 朱珂:网络接入和网络数据的交换,实现了天上和地上数据进行交换传输。目前我们对这个在舱内与地面进行网络通讯的速度能够达到百兆宽带的这个水平,航天员在天上上网就跟地面上网的速度基本上是一样的。

更快的互联网访问速度,不仅使未来航天员的太空生活更加方便,而且为地面接收飞船数据拓宽了路。在天宫二号里,我们通过安装在舱内的摄像机可以观察航天员的太空工作和生活。现在在天舟一号上总共安装了四台摄像机,我们同样可以看到舱内外情况,不同的是,这回我们能看到的可是高清影像。

航天科技集团五院天舟一号货运飞船测控与通信分系统副主任设计师 朱珂:相比原来的话,我们的分辨率提高了有5倍以上,原来地面看到的画面可能会稍微有些模糊,看不太清楚的情况。以后通过这个高清的网络摄像机,通过我们这个天地一体化的通讯网能传到地面之后,这个图像质量能够有一个明显的提升,观众在地面看到的图像会更清晰,更加的,可以看到更多的细节。

解读“天舟一号”货运飞船:不仅是送货那么简单

中国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”计划在4月20日至24日择机发射。在这位“太空快递员”启程前,相关专家受访时指出:货运飞船,不仅是送货那么简单。

4月17日7时30分,承载着长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体的活动发射平台驶出总装测试厂房,平稳行驶约2.5小时后,垂直转运至发射区。垂直转运的顺利完成,标志着“天舟一号”飞行任务正式进入发射阶段。闫宁 摄

“货运飞船开创人类太空长期驻留时代。”国际宇航联空间运输委员会秘书长、中国航天科工集团公司二院二部研究员杨宇光说。

1978年1月20日,苏联拜科努尔航天中心成功发射人类首艘货运飞船“进步一号”,并在发射两日后与在轨运行的礼炮六号空间站对接,为两名航天员送去1.3吨的食物、给养、零件备份和科学仪器,以及带去1吨的推进剂和氧气。

杨宇光说,载人空间站运行轨道高度较低,大气产生的阻力会使空间站不断减速,导致轨道降低。以往空间站在耗尽自身携带的推进剂贮存量后便难以为继。

“另一方面,直到今日环控生保系统也没有实现消耗品100%回收利用,意味着人类在太空长期驻留需要不断补充给养。”杨宇光说,自从进步号货运飞船出现,苏联便不断刷新人类在太空驻留的纪录,比如和平号空间站创造人类在太空连续驻留423天的“奇迹”。

中国航天科技集团五院研究员庞之浩说,最初的货运飞船都是从载人飞船演变过来,苏联对联盟号载人飞船进行改装,“拆掉座椅、环境控制与生命保障、返回着陆和应急救生等系统”,使进步号货运飞船每次飞行可送去2吨左右的物资。

此外,进步号飞船为空间站送去维修用的部件和新的科学实验仪器,使人们可以更灵活多样地安排新的科学实验,成为空间站效能的“倍增器”。

进步号货运飞船经历多次改型,服役至今。统计称,从1978年的“进步一号”到2017年2月22日发射的“进步MS—05号”,苏联/俄罗斯累计发射了156艘进步号货运飞船。

庞之浩特别提到,进步号货运飞船在1993年、1999年先后两次进行“人造月亮”实验:打开它携带的直径达22米的太阳伞,在距离地球350千米高的地方向地面反射一道亮光,其亮度相当于月球的两三倍。

不过,单靠进步号货运飞船无法满足重量超过400吨、拥有6名常驻乘组的国际空间站运营所需。为此,欧洲航天局研制自动转移飞行器(ATV),日本宇宙航空研究开发机构研制空间站转运飞行器(HTV)。

杨宇光说,ATV的货运能力是“进步号”的三倍左右,但从2008年至2014年仅执行5次任务便“弃而不用”,只是将其推进舱用在美国新一代猎户座飞船上。HTV每次可为国际空间站运送6吨货物,其特点是在“货运飞船界”拥有最大舱门。从2009年9月至2016年12月,HTV成功完成6次任务,接下来将发展出低成本的HTV—X。

美国政府在21世纪初提出“商业轨道运输服务”计划,旨在让私营公司研发用于空间站货运及乘组运输的航天器。美国太空探索技术公司(SpaceX)的“龙飞船”、美国阿联特技术系统公司和轨道科学公司的天鹅座货运飞船、美国内华达山脉公司的追梦者航天飞机等“应运而生”。

杨宇光说,“龙飞船”与天鹅座飞船是目前仅有的正在使用的商业货运飞船,它们的共同特点是类似于HTV——被空间站机械臂抓捕再靠泊在国际空间站。

庞之浩注意到,“龙飞船”采用热防护罩,是目前唯一可以重返地球并运回物品的货运飞船,因此备受青睐。截至2017年2月,“龙飞船”已进行10次商业补给任务发射。

对于中国来说,重约13吨、货运能力约为6吨的天舟货运飞船将开启空间站时代的黎明。“天舟”充分继承了“天宫一号”、“天宫二号”和“神舟”积累的技术基础,具备为空间站补加推进剂的能力,还具备较长时间独立自主飞行能力。

航天专家还将视线投向更远的未来,例如建设月球基地或火星基地,必然需要降低货物运输的成本。“将月球基地的货物运输成本降低到近地轨道货运的水平,”杨宇光说,那将使人类进入“开发太阳系的新纪元”。(记者 张素)

加载更多>>
责任编辑:杨帆