天上兩年 人間幾何
——攻克“天宮一號”在軌長壽命技術難關側記

    新華社北京９月３０日電（記者 王敏）備受矚目的“天宮一號”目標飛行器成功發射升空後，我國將相繼發射神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船，並分別與“天宮一號”實現空間交會對接。據了解，神舟飛船軌道艙留軌運行的壽命只有６個月，而重達８噸多的“天宮一號”使用壽命要達到兩年，無疑給研製團隊帶來巨大挑戰。

    研究團隊如何攻克在軌長壽命的技術難關？“天宮一號”在太空的兩年生活中又將遇到哪些艱難險阻？中國航天科技集團公司第五研究院載人航天總體部型號主管設計師李興乾對此進行了解讀。

    據了解，科研人員早在設計研製中，就對“天宮一號”的艙體密封性提出很高要求，保證“天宮一號”所攜帶資源的泄漏微乎其微，同時攜帶足夠的氣源進行泄漏補償，不會影響航天員的正常使用。

    “交會對接完成後航天員可以從飛船中進入‘天宮’進行工作，此外我們還在‘天宮’裏為航天員配備了體育鍛鍊設施和娛樂設施，筆記本電腦裏事先存儲了航天員感興趣的影音節目，而且從太空中甚至還可以往地球上發送電子郵件。”李興乾説，“‘天宮一號’艙體密封性很好，所攜帶的資源足以供應航天員工作時的需要。”

    “天宮一號”裏有５００余臺大小設備，它們對於“天宮”的在軌運行和正常工作無疑都十分關鍵。在太空中，這些設備一旦出現故障怎麼辦？李興乾説：“我們設計時已做了充分的地面試驗，有的設備試驗次數達萬次以上，就是為了提高設備的可靠性。”

    原來，研製人員經過大量試驗，在參考同類設備實際飛行結果數據的基礎上，針對各種可能出現的故障提前制定了幾百種預案，從系統、到分系統、到單機，各級、各層面上都做了備份，保證“天宮一號”各部件的正常運轉。“在一些關鍵設備的控制上，我們還設計了‘雙保險’，比如無人期間設備自動控制，有人時還可以讓航天員參與進行人工控制。”李興乾補充道。

    “天宮一號”中有人時的生活自然豐富多彩，無人時也並不“寂寞”。除了進行空間探測、空間技術應用試驗外，它還要時刻對太空中隨時可能遇到的危險保持高度警惕。太空垃圾是圍繞地球軌道的無用人造物體，小到人造衛星碎片、漆片、粉塵，大到整個火箭發動機。這些零零碎碎的太空垃圾，由於它們和航天器之間的相對速度很大，一般為幾千米每秒至幾十千米每秒，因此，即使輕微碰撞，也會造成航天器的重大損壞。為此，研製人員制定了應對措施，在“天宮一號”的艙體上設計了特殊的防護裝置，較小的太空垃圾幾乎不會對“天宮一號”造成多大影響；遇到體積較大的太空垃圾時，“天宮一號”會提前啟動預警機制，躲開危險物。

    太空環境是千變萬化的，太陽因能量增加會向空間釋放出大量帶電粒子流，形成的高速粒子流就叫太陽風暴，這種現象被科學家形象地比喻為“太陽打噴嚏”。２００３年１０月底，由太陽耀斑爆發引發的一系列強烈太陽風暴使多國的航天器受到干擾。這兩年是太陽活動高峰年，研製人員預計“天宮一號”將會遭遇太陽風暴影響，致使其軌道衰減速度加快，進而影響到下次與下一艘飛船的交會對接。為此，研製人員進行了有效的設計，適時可利用地面控制系統，啟動“天宮一號”上的推進器將自身往高處托舉，使之維持在要求的軌道高度。當然，即使不發生太陽風暴，“天宮一號”在太空中運行的軌道高度也不是一成不變的：在與飛船交會對接時，它會飛得低一些，大約距離大氣層３４０公里；無人期間則會飛得高一些，約３７０公里，因為越高的地方空氣密度越小，軌道衰減越少，從而更加節約能源。