天和、問天、天問、夢天、天舟、巡天、天宮、天鏈、天琴……這么多“天”,你清楚了嗎?
有人形象地比喻:如果神舟飛船是一輛轎車,天宮一號和天宮二號相當(dāng)于一室一廳的房子,中國空間站是三室兩廳還帶儲藏間?!叭摇敝负诵呐撎旌?、實(shí)驗(yàn)艙問天和夢天三個艙段,“兩廳”指神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船,整體呈T字構(gòu)型。
我國正處于載人航天工程“三步走”的第三步,建造空間站是第三步的重要目標(biāo)。中國空間站以天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙三艙為基本構(gòu)型。
2021年4月29日,天和核心艙發(fā)射升空,這也是中國空間站建造階段的首次發(fā)射。
天和核心艙是空間站的“智慧大腦”和中樞,就好比是大樹的樹干,其他的艙段都會安裝在它的接口上,也是航天員長期駐留的主要生活場所。
目前,天和核心艙迎來了三批訪客。
問天和夢天是空間站實(shí)驗(yàn)艙。問天實(shí)驗(yàn)艙主要面向空間生命科學(xué)研究,夢天實(shí)驗(yàn)艙主要面向微重力科學(xué)研究。問天實(shí)驗(yàn)艙于7月24日成功發(fā)射。問天與天和核心艙互為備份,關(guān)鍵平臺功能一致,可以完全覆蓋空間站組合體工作要求,既發(fā)揮定海神針般的雙保險(xiǎn)作用,也為空間站未來15年可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
夢天將于年底前發(fā)射。自此,中國空間站將完成在軌建造,隨后空間站將轉(zhuǎn)入長期運(yùn)營階段。
我國行星探測任務(wù)命名為“天問系列”,首次火星探測任務(wù)命名為“天問一號”,后續(xù)行星任務(wù)依次編號?!疤靻栆惶枴庇?020年7月23日成功發(fā)射,2021年5月15日登陸火星,一周后,火星車“祝融號”開展巡視探測,在火星上首次留下中國人的印跡,中國航天實(shí)現(xiàn)從地月系到行星際探測的跨越。
截至2022年6月29日,天問一號獲取了覆蓋火星全球的中分辨率影像數(shù)據(jù),各科學(xué)載荷均實(shí)現(xiàn)火星全球探測。天問一號任務(wù)環(huán)繞器和火星車均完成既定科學(xué)探測任務(wù)。
“兵馬未動,糧草先行”。天舟是貨運(yùn)飛船,主要任務(wù)是為空間站運(yùn)送貨物和推進(jìn)劑等物資,被大家形象地稱為太空“快遞小哥”。
2017年,天舟一號成功發(fā)射并與天宮二號成功交會對接,突破并掌握貨物運(yùn)輸、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等關(guān)鍵技術(shù),載人航天工程第二步圓滿收官。
2021年至今,“天舟二號”“天舟三號”“天舟四號”貨運(yùn)飛船和“神舟十二號”“神舟十三號”“神舟十四號”載人飛船成功發(fā)射,先后與天和核心艙對接。
載人航天“三步走”的第二步走階段,我國發(fā)射了天宮一號和天宮二號。
天宮一號于2011年9月29日發(fā)射升空,是我國當(dāng)時全新研制的首個目標(biāo)飛行器。它先后與神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船進(jìn)行交會對接,完成了各項(xiàng)既定任務(wù)。期間,與神舟九號實(shí)施首次載人空間交會對接,神舟十號航天員王亞平在天宮一號進(jìn)行首次太空授課。2018年4月,天宮一號再入大氣層,再入落區(qū)位于南太平洋中部區(qū)域,絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。
天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室于2016年9月15日發(fā)射入軌,與神舟十一號、天舟一號進(jìn)行了多次交會對接,并開展了一系列空間實(shí)驗(yàn),充分驗(yàn)證了航天員中期駐留太空的能力、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù),為建造空間站奠定基礎(chǔ)。2019年7月,天宮二號受控離軌并再入大氣層。
巡天是空間望遠(yuǎn)鏡,暫未發(fā)射。
天文學(xué)家表示,巡天未來與中國空間站共軌飛行,大小相當(dāng)于一輛大客車,立起來有三層樓高。它的口徑為兩米,與美國哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的口徑相當(dāng),而視場比哈勃望遠(yuǎn)鏡大350倍,將成為旗艦級空間天文設(shè)施。
這就好比山上有一群羊,哈勃望遠(yuǎn)鏡看到其中一只羊,我們可以把幾千幾萬只羊都拍下來,而且每一只都和哈勃望遠(yuǎn)鏡看到的一樣清楚。
巡天的主要任務(wù)是有助解答宇宙最基本的問題,比如暗物質(zhì)、暗能量是什么,星系如何演化等。
在載人航天任務(wù)中,如果注意觀察,我們大概率會看到播出畫面右上角的“天鏈”字樣?!疤戽湣本褪翘戽溨欣^衛(wèi)星。
簡單理解,中繼衛(wèi)星是地面站與衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。
天鏈最主要的任務(wù)是為飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、空間站等載人航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù),例如天地通話、太空授課、交會對接、出艙活動等重要任務(wù)的通信就是以天鏈中繼衛(wèi)星為主來完成的。
沒有中繼衛(wèi)星時,神舟五號航天員楊利偉在軌期間數(shù)次進(jìn)行“天地通話”,必須在地面測控站收到飛船信號后,利用極短的時間窗口進(jìn)行通信;到了神舟十號,首次“太空授課”信號連續(xù)、畫面清晰,得益于天鏈。
我國是全球第二個擁有全球覆蓋能力的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國家,已經(jīng)成功研制兩代地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。第一代已成功發(fā)射天鏈一號01至05五顆衛(wèi)星,第二代已成功發(fā)射了天鏈二號01至03三顆衛(wèi)星。
談到中繼星,不少人會想起“鵲橋”。嫦娥四號實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面著陸探測,但由于月球背面大部分區(qū)域始終不會面向地球,因此在月球背面著陸的設(shè)備無法與地球直接通信。在嫦娥四號發(fā)射前,中繼星“鵲橋”發(fā)射,作為中轉(zhuǎn)站實(shí)現(xiàn)嫦娥四號對地通信。
“天琴一號”是由國家航天局正式立項(xiàng)的空間引力波探測關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星,于2019年12月20日在山西太原發(fā)射成功,承擔(dān)著“天琴計(jì)劃”六大技術(shù)的在軌驗(yàn)證任務(wù)。
“天琴計(jì)劃”是以中國為主導(dǎo)的國際空間引力波探測計(jì)劃。計(jì)劃到2035年前后,在距離地球約10萬公里的軌道上部署三顆衛(wèi)星,構(gòu)成邊長約為17萬公里的等邊三角形編隊(duì),在太空中建成一個探測引力波的天文臺。因?yàn)槿w衛(wèi)星組成的編隊(duì)在天空中形似豎琴,故名“天琴”。
2022年全國兩會期間,“天琴計(jì)劃”首席科學(xué)家羅俊透露,“天琴一號”已獲得全球重力場數(shù)據(jù),這是我國首次使用國產(chǎn)自主衛(wèi)星測得全球重力場數(shù)據(jù)。該項(xiàng)技術(shù)此前一直為美國和德國所壟斷,“天琴一號”使得我國成為世界上第三個有能力自主探測全球重力場的國家。
引力波探測還有“太極計(jì)劃”。我國首顆空間引力波探測技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“太極一號”已于2019年8月31日成功發(fā)射。