9月28日,在神舟七号飞船成功释放伴飞微小卫星并成功传回伴星拍摄的飞船飞行实景后,本站记者采访了空间应用系统总设计师顾逸东。
[本站记者]:顾总您好!首先请您对昨天两项空间应用任务的情况谈一下您的看法好吗?
[顾逸东]:昨天我们的航天员进行了出舱活动,并顺利取回实验样品,在航天员返回舱内后,进行了伴飞微小卫星的释放。这两项活动都进行得非常顺利。伴飞微小卫星已经传回了飞船在太空的运行实景,非常成功。
[本站记者]请问顾总,为什么会选择这两项任务?
[顾逸东]:是这样的,过去的轨道舱有留轨功能,有电源,有姿控、数据传输和测控,这次轨道舱改成气闸舱。在这样的情况下,神舟七号的空间应用,主要考虑如何很好地体现与航天员出舱活动的配合,并考虑为今后进一步开拓应用的先进技术打好基础。主要是从两个方面考虑的:第一,轨道舱不能装太多试验装置,而正好航天员有出舱活动这么一个非常好的条件,我们就考虑能不能做外太空的暴露实验,当然也考虑了几个候选的项目,包括采集宇宙尘和空间碎片,当时考虑的时间比较短,它的通量不够,不能满足实验需要。第二就是研究了固体润滑材料试验的可行性,材料的空间暴露实验要考虑到时效性,就是两天或者是40几个小时,是不是能够很好地反映空间原子氧对空间材料的作用。最后经过研究觉得这个方案是可行的,而且是一个很好的实验研究。空间固体润滑材料对航天事业、包括载人航天事业非常重要,因为航天器上的很多活动机构,还有有效载荷上的活动机构,对润滑的要求非常高,空间润滑和地面润滑是完全不一样的。我们国家有专门研究空间润滑材料的研究机构,他们也非常希望能够在外太空放置材料样品,因为空间原子氧很活泼,它的氧化作用很强,同时也有一个很高的速度,这样的条件,对我们空间润滑材料的研究是非常有意义的。经过高速原子氧侵蚀以后,看看材料性能有没有改善,或者是性能有没有衰退。地面模拟设备可以产生原子氧,但是它不可能同时具备高速,因为飞行器在空间有第一宇宙速度这样一个很高的速度,这个很高的速度使得原子氧增加了能量,这样的条件在地面是很难获得的。把天上和地上实验对比以后,今后能更好的开展地面实验。在外空进行实验必须有一个装置,这个装置应当能在航天员出舱活动当中很方便的取回来,这也是这次实验神七飞船飞行中配合航天员出舱这么一个难得的机会吧。
[本站记者]:我知道它是一个锁扣的,而且是两次解锁,这个锁扣有什么样的特点?能不能稍微详细的介绍一下?
[顾逸东]:第一它需要很牢靠的锁定,能够经受发射过程中强烈的振动和加速度而不不脱落。同时能够使航天员在舱外操作的时候很简便、很快、很方便的把它取下来。实验装置由两部分组成,一个是实验样品台,一个是底座,结合部位带一定的锥销,结构上能很好的配合。两个部分中门有一个锥机构,旋转锁紧后使它在任何情况下都不松动。航天员解锁时,转了一个角度以后,立即松驰。样品台还有一个下压机构,压下后,它实际上对于底座产生一个脱离的力,可以很方便的取下来。这个机构的不是很复杂,但是要求是很高的。在地面做了60次真空下的解锁试验,解锁力非常稳定,解锁又非常可靠。这个装置还经过了模拟失重水槽试验,经过航天员系统人机工效学评价,做了一些改进,使得装置的人机功效更能够符合航天员操作的要求。从翟志刚出舱时取回实验装置的实况图像看,解锁和回收非常顺利,很成功。
[本站记者]:那释放伴飞微小卫星这一项是如何考虑的?
[顾逸东]:伴飞微小卫星和主航天器,比如卫星、飞船、空间站,它们是在轨道运动的规律和轨道控制的一定条件下,产生一个规律性的相对运动,可以绕着主航天器飞,可以伴随飞行,飞行过程可以通过轨道动力学的原理进行设计。
[本站记者]:伴星上是不是装有一些动力的装置?
[顾逸东]:有推进系统。
[本站记者]:但是它的姿态与运行调整要通过地面的控制吗?
[顾逸东]:通过地面的控制,来对伴星轨道和飞行的要求进行调整。伴卫星本身是一颗功能很齐全的卫星,它有推进系统,也有星务管理、能源、热控和有效载荷等功能模块,另外还有数据传输设备,还有跟地面测控配合的测控通信机,这些设备都有,所有它是功能很全的这样一个微小卫星。
[本站记者]:您刚才说它的推进装置,那么它有燃料吗?
[顾逸东]:也可以叫燃料,而这个燃料实际上不是燃烧的燃料,它是靠饱和蒸气压产生一定的推力,这种技术在国内是比较新的。实际上我们采用的是液氨的推进系统,液氨在一定的温度下会蒸发,不同的温度下有不同的饱和蒸气压,饱和蒸气可以通过喷管产生一定的推力。我们用的液化气罐也是这个原理。液氨的安全性要好一些,容易控制。虽然很简单,但是它很可靠,基本上没有毒,或者说是微毒,对人体没有伤害。这种新型的推进器,我们这次采用它也是做技术方面的试验,为以后的应用打下基础。
[本站记者]:这种液氨推进装置是不是微小卫星所独有的?
[顾逸东]:是的。虽然它的比冲比较小,但体积小、重量轻,另外相对来说它比较可靠。
[本站记者]:这是否也可以称为我们这次任务的一个亮点?虽然大家可能不大了解这个东西。
[顾逸东]:这次伴飞微小卫星采用了多项新技术,包括液氨推进器,还有我们采用了国产的三结砷化镓太阳电池,采用了国产锂离子畜电池等。经过实际试验后看看能不能很好的来使用它。
[本站记者]:那你认为这两项任务对咱们以后空间实验这一块的发展有什么样的作用?
[顾逸东]:先说伴星吧,今后在飞船上,在空间站上,绝大部分的空间科学实验和应用试验的有效载荷还是会装载在主飞行器上,但是如果我们希望在稍微远一点的位置探测某些现象,或者是实现某些特殊的功能,这种伴飞的卫星应该说有用武之地,它可以把空间站这样大的飞行器的功能做一定的扩展,有目标、有目的的进行扩展和延伸。在今后的载人航天系统中,可能是有发展前景的一个方法。国际上实际采用的还是比较多的,但是我们有自己的思路。一方面它是主航天器功能的一种延伸,在开展空间科学探测、应用方面可能会发展途径更灵活、效果更好的方法,这次试验可能对今后还是有一些借鉴意义的。第二,它反过过来可以为主航天器开展某些服务,比如说对航天器表面、外观或某些局部进行观察,诊断航天器有没有受到损伤,或者有没有某他异常现象。我们探索这两条路,看看能不能在今后载人航天当中能够更好的来扩展它的应用价值。我国载人航天工程即将开展交会对接试验,突破交气对接关键技术,交会对接是对两个飞行器的轨道和相对位置测量控制,调整直到精确地结合的过程,伴星试验对今后交会对接过程,包括两个飞行器的测控支持,轨道控制地面的指挥、引导也做了一定的技术准备。外空暴露实验,这是我们第一次做,今后在空间实验室,特别是空间站,可以有一系列的空间科学实验和应用试验暴露在空间进行,比如生物学研究中,开展辐射生物科学研究,预计有很多的空间生物样品可以放到外太空去,直接暴露在外太空的环境,接受宇宙辐射,研究它们的变化。与舱内实验不一样,因为舱内毕竟还有舱体的屏蔽作用。
空间材料的一些研究,也可以继续利用这样一个条件来做。新的元器件和材料试验,一些复杂的新型机构,我们需要拿到空间去做。空间环境的探,本来就需要在外太空工作。我们设想到那时候我们会通过更先进的方法,有时候航天员出舱辅助,甚至进行安装调试和技术分析工作,但是更多的是依靠机械臂把样品和实验装置放到外太空,然后再收回来,这样我们可以开展更加有效的实验。这次实验开发的锁紧、解锁技术进一步发展以后,也为今后开展更多暴露实验打下了基础。
[本站记者]:谢谢顾总!最后,能否请您详细介绍目前我们国家开展空间科学实验方面的取得的成果?
[顾逸东]:载人航天工程应用系统从神舟一号开始,开展了一系列空间科学研究和应用研究,主要领域包括空间生命科学与生物技术,微重科学(包括微重力流体物理,空间材料科学)地球观测和地球科学、空间环境的研究,今后令试验将进一步拓展。
在空间材料科学实验研究方面,在神舟二号、三号飞船使用空间材料多工位晶体生长炉科学实验进行了20余项材料科学实验研究,取得若干重要成果。为我国开展空间材料科学实验提供了硬件条件,填补了国内空白。取得若干项重要研究成果。
在空间晶体生长实时观察科学实验方面,空间晶体生长实时观察装置在神舟二号飞船上采用透明氧化物晶体四硼酸锂和铌酸钾作为实验材料,开展了流体效应与材料制备的相关性研究,取得圆满成功。
在空间生命及生物技术科学实验研究方面,在神舟二号飞船上开展了动物、植物、水生生物、微生物及细胞组织等32个样品的空间生物学效应研究。空间实验装置可调解温控35±1℃及25±1℃;模拟昼夜光照;有1g微重力对照。可通过遥控、遥测控制工作过程和实验生物参数收集。
在微重力流体物理学实验研究方面,在神舟四号上进行的微重力流体物理实验室是我国近年来很成功的一次,成功地解决了国外科学家曾经失败过,而没有突破的液滴注入过程中液滴大小控制和液滴分离技术,使得这次实验达到国际先进水平,实验内容丰富,成功地获取到大量科学实验数据、实时流场和干涉图像完整、清晰,为微重力流体物理科学研究提供了具有重要研究价值的第一手资料。自行设计和研制的实验装置方案合理、性能良好,完全达到预期要求,标志着我国在微重力科学实验水平已提升到一个新台阶。
[本站记者]:好,谢谢顾总!