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航天专家马惠廷李颐黎解读天宫发射
    日期:2011年09月29日    字体:【】【】【

  9月29日20:40-21:40,中国航天科技集团公司门户网——中国航天网联合搜狐新闻,邀请中国航天科技集团一院火箭总装厂副厂长马惠廷、中国空间技术研究院研究员李颐黎作客访谈,为您现场同步解读天宫一号发射,敬请关注!

  嘉宾简介

  马惠廷
  1965年11月出生, 1987年7月参加工作,1986年5月加入中国共产党,大学本科学历 ,2007年3月任航天科技集团一院火箭总装厂副厂长。
  获奖情况:
  2001年获国防科学技术奖;
  2006年获航天科技集团公司学术和技术带头人荣誉称号;
  2006年获航天科技集团一院科学技术成果一等奖;
  2006年获航天科技集团一院科技进步奖;
  2008年获国家级二等企业管理现代化创新成果奖;
  2010年获航天科技集团一院突出贡献个人称号。

  李颐黎

  1935年出生,1958年毕业于北京大学数学力学系,中国空间技术研究院研究员,北京航空航天大学兼职教授,哈尔滨工业大学兼职教授。大学毕业后曾在钱学森教授指导下学习和工作。从事火箭、卫星和载人飞船系统的设计与研究工作五十余载,历任工程组长、研究室副主任、主任、神舟号飞船总体副主任设计师,兼应急救生系统主任设计师。1991年,被航空部批准为有突出贡献专家,2004年获国家科学技术进步奖,同时获曾宪梓载人航天基金突出贡献奖。

    主持人:大家好!欢迎大家关注中国航天网和搜狐新闻联合举办的“天宫一号”发射在线访谈,现在是北京时间20点47分,在这个特殊的时刻我们邀请到了两位来自中国航天科技集团的专家,左边的这位是中国航天科技集团一院火箭总装厂副厂长马惠廷老师,这位是中国航天科技集团空间技术研究院研究员李颐黎老师,欢迎二位来到中国航天网做客。

    主持人:咱们现在看到网上直播是酒泉现场的情况,离发射的时间越来越近了,还在做准备。现在我想所有人的目光都集中在“天宫一号”上面,我想先问一下李老师,请帮我们简单介绍一下“天宫一号”以及任务。
  李颐黎:网友们好!“天宫一号”是一个目标飞行器,交会对接的任务一般是有两个航天器,一个是目标航天器,一个是追踪航天器,我们要实现的是“神舟八号”和“天宫一号”的交会对接,这种情况下“天宫一号”是目标飞行器,“神舟八号”是追踪飞行器。

    主持人:现在媒体上有很多关于天宫和执行这次发射任务的火箭的报道,有的把这次执行任务的火箭叫做“改进型长征二号F运载火箭”还有的叫“长征二号FT1火箭”,到底哪种说法比较准确?
  马惠廷:正确的说法应该是“长征二号FT1”,因为要发射“天宫一号”,所以叫T1火箭。

  主持人:冯卡门曲线整流罩在研制生产过程中遭遇了怎样的困难?有什么样的攻关故事?
  马惠廷:这次因为要发射“天宫一号”,体积和重量比较大,这样的话整流罩就需要加大,在这种情况下如何减少空气的阻力,增加运载能力?设计师就将整流罩的曲线采用了“冯卡门”曲线。
  主持人:这个曲线可以减少阻力?
  马惠廷:对。
  主持人:这是不是也意味着咱们的工业设计水平在提高呢?
  马惠廷:应该这么讲,在我们以往传统设计中实际不是采用这种曲线,这样的话就达不到刚才说到的这些好处,这样设计带来了很大难度,首先要做“冯卡门”曲线整流罩的话,因为整流罩是个大型器件,加工过程中就会遇到很多困难,我们在这方面克服了很多困难。另外,因为整流罩在飞行过程中要分离,分离的过程中要利用到一些特殊材料,这方面也遇到了很多问题,所以是经过努力取得了今天这样的成绩。
  主持人:咱们这次整流罩也是第一次在发射场装配,为什么会这样?
  马惠廷:以往的整流罩的直径都是3米7,这个大小是根据运输火车铁道的桥梁、隧道的宽度决定的,现在由于要发射“天宫一号”,“天宫一号”体积大、直径大,根据设计整流罩直径要达到4米2,我们在家里造好之后要分解、分段拿到发射场再对接起来。
  主持人:根据之前酒泉发射场的工作人员介绍,发射场在27日和28日出现大风降温天气,所以原定于27日至30日之间实施的天宫一号发射,将在29日至30日之间择机实施。什么样的天气条件有利于天宫的发射?它对发射的天气状况有什么特别要求吗?
  李颐黎:“天宫一号”的发射对气象有一定的要求,要求地面风速不要大于每秒15米,高空的风不要大于每秒70米,这样的话就不会给火箭增加太多的横向载荷。另外要求发射场周围不得有雷暴天气。
  主持人:所以说现在的条件非常适合。
  李颐黎:非常好。
  主持人:根据最新的消息“天宫一号”的最佳发射窗口确定在今晚21∶16-21∶31,这个发射窗口的时间是怎么确定的?都有哪些影响因素?
  李颐黎:这个因素是非常多的,其中有一个因素是说应该考虑到将来搞交会对接的时候,在最后最精彩的那一段,也就是大家最关心的那一段,快要接近、快
要对接的那个阶段,我们希望在白天。
  主持人:观测?
  李颐黎:对,白天摄像比较方便,各个角度都可以照的上,很清晰,这样一旦出现什么故障也好排除。另外,从让全国人民都能目睹交会对接的实况也比较方便,因此就有这么一个特点,只有在夜里发射,才能在白天完成交会对接这最后一段,“神七”我们也是要求白天进行出舱活动,因此我们也是要求在夜里9点钟发射的。

    主持人:火箭推进剂通常什么时间加注?是不是加注完就要尽快发射出去?

    马惠廷:加注一般都是提前一天,一般加注了以后马上要进行发射,一般要加注七八个小时。

    主持人:据说这发火箭还有一个变化,就是助推器的头部,由椭球体变成了锥体,为什么?

    马惠廷:好处是整个火箭至少能多增加到500公斤的推进剂。

  主持人:按照设计,“天宫一号”将在轨运行2年,与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接,在这么长的时间里,能源供给至关重要,电源系统可以说是天宫的“生命线”,那么天宫的电力供应是从哪来的?
  李颐黎:这次利用了大型的电池板,除了有太阳能电池板,还有蓄电池,在地球阴影区可以把它拿出来用。
  主持人:“天宫一号”这么大,它的用电量是不是也很大?
  李颐黎:用电量是很大的,但“天宫一号”比神舟号飞船有了改进,它的电池效率已经达到27-28%了,已经接近到国际的先进水平了,因此和过去第一代、第二代的太阳能板有了很大的改进。
  主持人:您刚才还说到了蓄电池,蓄电池是放在资源舱吗?
  李颐黎:是的,为什么叫资源舱呢?顾名思义就是提供资源,电就是资源。另外就是资源舱里还有推进系统,含发动机、推进剂储箱,另外我们还把水、氮气储存在里面。人就在实验舱密封段里头,实验舱密封段有15立方米,跟以前相比就有从两居室搬到了三居室的感觉。
  主持人:对接机构安装在舱的什么位置上?
  李颐黎:对接机构安装在实验舱,也就是说是“天宫一号”飞行器的前端,装的是一个被动式的对接机构,然后“神八”那边装的是主动式的对接机构,两边使两个飞行器实现交会、对接、拉紧,最后锁定。
  主持人:昨天中国载人航天工程新闻发言人在酒泉的新闻发布会上说:天宫一号发射升空后,经两次变轨进入高度约为350公里的近圆轨道,进行在轨测试。神舟八号飞船发射前, 天宫一号降轨至高度约343公里的近圆轨道,等待交会对接。为什么天宫要进行两次变轨?对接轨道为什么选择343公里?轨道高度的选择有什么样的考虑?
  李颐黎:先回答第一个问题,“天宫一号”为什么要提高到350公里?轨道在没有交会对接任务的时候要高一点好,因为高一点大气密度就小了,这样使它的衰减就小了,每转一圈轨道都要降低,这个我们学名叫轨道衰减。
  主持人:是什么原因呢?
  李颐黎:是大气阻力,虽然很稀薄的大气,但是长时间的作用也会使轨道发生变化。所以如果没有任务的时候就要把轨道提高一点,这样轨道高度衰减的就比较慢,这样你就省了推进剂了,如果你现在就维持在将来要对接的343公里以上,就得不断的给它加推力。
  李颐黎:再回答第二个问题,为什么我们要把它对接时候的轨道降到343公里高度轨道?这个轨道在我们航天界有个学名叫回归轨道,就航天器在地面投影的轨迹来说,它转了一定的圈数以后就跟原来的轨道在地面的投影重合了,咱们叫两天回归轨道,就是说转了31圈后就跟第1圈重合了,第33圈就跟第2圈重合了。

    李颐黎:所以说,不一定每次发射都是说我加注好了就一定能发射,加注好了一旦飞船或者运载火箭出现问题,或者甚至于地面哪个环节出现问题,或者天气出现问题,这时候没办法就得推迟发射,这样两天回归轨道就有这个好处,就是说今天发射跟过两天发射轨道是一样的,这样可以有一个备份的发射窗口,提高了交会对接成功的概率。

  主持人:这个轨道很神奇啊!
  李颐黎:哈哈!很有意思。
  主持人:国际空间站也是343公里?
  李颐黎:国际空间站不是,国际空间站是运行在395公里上的轨道,每隔三天有一次发射的机会。
  主持人:马上就要到21∶16分了,发射大厅一片寂静,大家都在等待发射的时刻,我们也来看一下。
  李颐黎:这个时候大家都在各自的岗位上静静等待。
  主持人:这次总装厂做了什么工作保证“天宫一号”的发射?
  马惠廷:因为航天是高风险的行业,每个环节都很重要,发射“天宫一号”就显得尤为重要,所以在我们正常管理的体系管理基础上,我们对这次首先要进行风险识别,辨别找到哪些是薄弱环节,还有易错的环节,还有分离、运转的过程中,这样的环节我们都定为容易出问题、高风险的环节,把风险识别出来,逐一的采取措施。其次,我们把生产过程中每个组件都列出生产数据,跟之前发射成功过的组件进行比较,用这些手段提高整个发射的可靠性。
  主持人:网友想问李老师这样一个问题,在轨道上运行,天宫一号的飞行速度是多少?每秒7.8公里的第一宇宙速度?
  李颐黎:不是,比这个速度要小,每秒7.8公里的第一宇宙速度是什么概念呢?假设贴着地球表面飞,假设地球表面没有阻力是每秒7.8公里,但实际上是不可能没有阻力的,另外地面表面高低不一样,还有喜马拉雅山啊,所以不能飞那么低,飞多高呢?最低的高度是200公里以上。
  主持人:火箭器箭分离的时候是不是发射任务成功了?
  马惠廷:送到运行轨道火箭的任务就完成了。
  主持人:“天宫一号”还要运行一段时间才知道发射成功是吗?
  李颐黎:“天宫一号”进入到运行段一般是要把地平面找到,然后要调整姿态,由于器箭分离对目标飞行器是个干扰,它要把姿态调整好。
  主持人:然后就成功了?
  马惠廷:还不行,还一定要把帆板打开,保证有电。(观看酒泉发射场天宫一号的发射实况)
  李颐黎:因为现在电子技术的发展,现在可以把在上面拍摄的照片,通过遥感传回来。
  主持人:现在能看到一个光点,接下来是什么?
  李颐黎:接下来是二级熄火。
  主持人:现在是255秒了。
  马惠廷:现在可以直接观看直播了,以前都没有。
  主持人:这个是绿色的火焰?
  李颐黎:蓝色的。
  主持人:现在如果在发射现场用肉眼还能看得见吗?
  李颐黎:应该看不见。
  李颐黎:肉眼能看到的要有几个条件,反光面足够得大,比如说像我们第一个人造卫星做个观测体,它的直径是4米,这样就看得到它,另外是清晨或傍晚,因为航天器被日光照亮背景是黑的。(观看酒泉发射场发射现场直播)
  马惠廷:这火源很稳定、很平稳,火箭飞的很平稳。
  李颐黎:这样的直播效果已经很好了,以前这一段我们只能看动画。
  主持人:整个飞行过程大概是多长时间?
  李颐黎:这次是583秒,从起飞一直到器箭分离583秒,但实际上因为推进剂的流量有些偏差,所以差几秒都是正常的。
  马惠廷:根据它的测量的高度和速度到了也会关机。
  李颐黎:并不是按照时间关机,而是按照轨道达到一定的要求。

    主持人:像他们这个大屏幕上出现的是真实的“天宫一号”吗?

    马惠廷:这个是。这个监测的是“天宫一号”的情况,摄像机朝上照的,所以看不到火箭的火焰。
  李颐黎:这是远望三号监测到的图像,把远望三号布在这儿,可以使上升段测控的覆盖率达到百分之百,实际是陆地那些测控站延伸到这儿的。

  马惠廷:这是“天宫一号”的侧面吧?
  马惠廷:这个画面很平稳,说明飞行平稳。
  李颐黎:现在应该是“天宫一号”的太阳能板已经展开了。
  主持人:这时候器箭已经分离了?
  李颐黎:已经分离了。
  马惠廷:都分离了好几分钟了。
  主持人:那现在“天宫一号”是在调姿?
  李颐黎:首先要把帆板打开。
  马惠廷:打开就有电了,有电了就可以干其它的事了。
  主持人:现在是黑天也能发电吗?
  李颐黎:现在还不行,得转到阳照区,但很快,转一周的时间大概是一个半小时,所以很快它就会转到阳照区。
  马惠廷:现在在飞行之前飞行器上的电池已经充过电了。
  李颐黎先用蓄电池里的。
  主持人:再过一会儿远望三号就跟不到了吧?
  李颐黎:对,但没关系啊,有中继卫星啊。
  主持人:点火的振动和发射火箭对摄像都没影响?
  李颐黎:摄像头离发动机远。
  主持人:最后“天宫一号”和“神八”对接,对接成功之后就变成了一个新的组合体,这时由谁来控制?
  李颐黎:在对接飞行的状态下是由“天宫一号”控制的,这时候主要是运动控制,比如说要调姿,这时候不能两个大脑都说了算。
  马惠廷:正常入轨了。
  主持人:可以鼓掌了!
  李颐黎:咱把正常入轨又延伸了一些,除了轨道正确以外,飞船的太阳帆板也展开了。
  马惠廷:各个参数都对了。
  主持人:大概多长时间以后要调整?
  李颐黎:经过两次变轨以后就把它变成350公里高的运行轨道。
  主持人:有的网友对太空垃圾的问题很关注,因为前段时间美国报废卫星失控坠毁抱怨纷纷,太空中有很多太空垃圾,咱们这个“天宫一号”怎么躲避太空垃圾?
  李颐黎:有几个措施,有一个专门研究空间气象的单位,现在空间气象这个名词已经很普遍了,大气层内的气象主要是预报有没有风、有没有雨这些参数,空间气象主要是预报太阳是不是有耀斑爆发?碎片垃圾的分布,对空间站或者其它航天器有没有撞击的危险?加强这方面的预报和监测,包括微流星,会不会撞到“天宫一号”上。
  李颐黎:第二,我们采取一些措施,第一个措施是在“天宫一号”上装一个防止微流星和太空垃圾撞击的防护板,像一个罩一样,这样一旦有比较大的碎片撞上就会把它的能量吸收掉,不会把实验舱砸破了。另外一旦预报有比较大的碎片要碰撞,可以改变轨道,避开空间碎片的撞击。
  主持人:说明还是有很多办法的。
  李颐黎:对。
  主持人:按照咱们中国航天的三步走的计划,现在发射了“天宫一号”可以说离目标又近了一步,对建设我国空间站还有什么要突破?
  李颐黎:建立空间站的技术还有很多要突破,其中有再生式环保系统,就是现在我们带上去的食物、水都是一次性使用就完了,空气一次性使用就完了,再生式就是想办法能不能把水回收。第二个技术就是长时间工作的技术,就是说我们神舟飞船在轨道上只是飞行了5天,设计是7天,空间站不一样,空间站要工作几个月、几年,长的甚至十几年,因此长寿命对所有系统都面临严重的考验,就是说你可以工作几天不出故障,而你工作几年甚至十几年不出故障,这样就要求可靠性必须非常高。空中的氧离子粒会对太阳能电池片产生腐蚀,这个问题怎么解决?另外,交会对接之后统一的组合体运动控制、交会对接过程中的防撞控制。所以,要解决的问题还是很多的,任重而道远。
  主持人:请马老师介绍一下长征五号的情况。
  马惠廷:现在长征五号按照计划运行,计划2014年上天,今天“天宫一号”是8吨,将来长征五号运载能力可以达到运载20多吨,这样空间站可以更大,可以提供更多的实验环境和空间。
  主持人:非常感谢两位老师回答了网友很多问题,希望以后还能请到两位来我们这里做客。此时此刻“天宫一号”正在按照预定轨道运行,它承载着我们的希望,让我们一起祝愿它飞的越来越好!

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