刊登日期 : 2022-10-31
夢天實驗艙2022年10月31日升空,將加入成為中國太空站一部份,至此「天宮」完成建造。夢天實驗艙的最大看點,是它擁有一個設計與性能都世界領先的貨物氣閘艙,而這個貨物氣閘艙還能釋放衛星,是中國太空站一大突破。
夢天實驗艙專攻物理及太空材料研究
夢天實驗艙是中國太空站的第三個艙段,它長17.9米,最大直徑4.2米,重23噸,尺寸和重量與和2022年7月發射的問天實驗艙相若,兩者都比2022年3個月升空天和核心艙長了1.3米,同是目前中國的最大航天器。
夢天實驗艙和問天雖然尺寸相若,驟眼看還有幾分相像,但他們是各有識別點的,最直觀是問天的氣閘艙呈四方體,像是一顆「骰子」,夢天的同一位置則呈圓柱體,一眼就可分辨。
夢天實驗艙由工作艙(加壓密封艙)、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成,其中長9.3米的工作艙是最主要部份。
由於夢天功能較為集中,主要是做實驗,兼作一定存儲區和緞練區功能,所以它的工作艙裏沒有為太空人生活而設的「睡房」、「廁所」等設施,又不需如問天般扮演「關鍵平台」角色,它能盡用空間放置實驗設備,能進行實驗項目也更多。
當然,生活設備是大眾最易明白、最看得懂的東西,沒有這些設備,夢天的受關注程度或不及其他兩個艙段。
根據分工,作為「天宮」第二個實驗艙的夢天艙,主要面向微重力狀況下物理和太空材料實驗,工作艙裏裝設有13個實驗機櫃。
夢天實驗艙特設貨物出艙專用通道
夢天實驗艙的工作艙旁邊,是載荷艙和貨物氣閘艙,後者其實是與工作艙連接,並嵌套在載荷艙裏;它也是夢天的最大特色。
長2.3米、直徑2.2米的貨物氣閘艙是專供貨物、實驗品出艙而設計,它有內艙門、外艙門、「載荷轉移機構」等部份。內艙門在工作艙和貨物氣閘艙之間,外艙門則是由貨物氣閘艙通往艙外,在氣閘艙面向地面的一邊。
而「載荷轉移機構」的名字或不太好理解,資料顯示,其實它是一組具備伸縮、旋轉功能的運輸機器,能在太空人操縱下,把實驗品從工作艙,經過貨物氣閘艙送到艙外,就像一條輸送帶。
實際操作上,工作艙的太空人把實驗品放上「載荷轉移機構」,然後啟動裝置,實驗品被自動送入貨物氣閘艙。此際內艙門會關上,貨物氣閘艙開始減壓,直至與艙外太空環境平衡。接下來外艙門打開,「載荷轉移機構」便把實驗品送出艙外,反之亦然。如果有需要,太空站的機械臂還可以「出手相助」,將出艙的貨物轉送到太空站外部指定位置。
更值得注意的是,夢天的貨物氣閘艙能夠直接向太空釋放微小衛星,這是中國太空站的一大突破。
其實在夢天實驗艙之前,人類在太空實際使用過的貨物氣閘艙,只有國際太空站希望號實驗艙的一個。
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夢天實驗艙能把大尺寸貨物投放至真空
在沒有貨物氣閘艙之前,實驗品進出太空站要由太空人手「搬運」,頗費事失事,一則是轉移數量有限,再者是過程中太空人必須出艙,而出艙會涉及穿着艙外航天服、吸氧排氮等一大堆繁複程序,箇中還伴隨着各類安全考驗。
而有了專用貨物氣閘艙,實驗品出艙靠「載荷轉移機構」,太空人只需在工作艙內操控,安全、快捷得多,「艙外暴露實驗」的項目得以不斷更新。
「艙外暴露實驗」指的是把裝置或樣品放到航天器外,讓它直接暴露在真空和高輻射環境中,以測試變化,這是太空實驗的新重點。
那「夢天」與希望號的貨物氣閘艙又如何比較?
報道稱,「夢天」貨物氣閘艙的「載荷轉移機構」每次能運送多組實驗品,希望號只能轉移一組;「夢天」使前所未有的大開方形艙門設計,能供90毫米×1,150毫米X1,200毫米、重400公斤的大型貨物、實驗品和衛星進出,希望號的圓形小艙門則小得多,兩者功能和設計高下立見。
另外,夢天號貨物氣閘艙還自帶多塊大面積展開式「艙外暴露實驗平台」,操作成本更低。
夢天實驗艙加入後 「天宮」還有第二期?
至於貨物氣閘艙的另一邊,亦即夢天實驗艙最末端、外觀呈圓椎形的位置,是夢天實驗艙的資源艙,它主要負責提供能源和動力,功能與問天相若。
據悉,夢天實驗是在2022年11月31日下午3時37分,由長征五號B發箭發射升空,並順利進入軌道。
說完夢天實驗艙的特點,最後再說一點「歷史」。
原來中國太空站在設計之初,是沒有貨物氣閘艙、甚至沒有夢天實驗艙的,該位置打算安裝一部大口徑巡天太空望遠鏡。
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後來專家發現太空站的震動會影響拍攝,遂把望遠鏡改成一個獨立航天器,伴隨太空站在同一軌道上飛行,這便是最快2023年發射的「巡天光學艙」(巡天望遠鏡),而太空望遠鏡移走了,該艙段亦成了現在的夢天實驗艙。
依照流程,夢天實驗艙升空後會先停泊在「天宮」的前向對接口,完成檢測再轉位到側向永久停泊處。當它「安頓」好,中國太空站將告建成,進入營運階段。
不過這裏說的「建成」僅是中國太空站的第一期,未來它極有機會展開第二期建設。至於中國太空站的第二期包括甚麼,這是後話。