天宫二号成功实施两次变轨:将在太空种水稻和拟南芥

新华社

2016-09-17 11:22 来源:澎湃新闻

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新华网9月16日消息,在北京航天飞行控制中心精确控制下,天宫二号于9月16日成功实施了两次轨道控制,顺利进入在轨测试轨道。
据北京航天飞行控制中心副主任李剑介绍,相对此前,这次天宫二号与神舟十一号的交会对接、组合体运行和飞船返回,开展轨道高度与未来空间站的轨道高度基本相同,飞行任务的轨道控制策略与测控模式更加接近未来空间站要求。
北京航天飞行控制中心总体室主任陈险峰说:“天宫二号目前状态良好,各分系统工作正常。”
据了解,进入在轨测试轨道后,地面人员将对天宫二号平台上各分系统的基本功能和稳定性进行测试,还将利用搭载的有效载荷开展一系列空间科学实验活动。
选择水稻和拟南芥
高等植物培养实验室模拟图。  
“‘天宫二号’上,航天员将参与高等植物的样品回收。”中国载人航天工程总设计师周建平受访时说,航天员将在太空主要种植水稻、拟南芥等植物,以检测空间微重力对生命活动的影响,为以植物为基础的空间生命生态保障系统奠定技术基础,以达到将来在空间站设立种植基地的远期目标。
为何选择水稻和拟南芥?中科院上海生科院植物生理生态研究院高等植物专家郑慧琼表示,拟南芥和水稻是两种具有代表性的、典型的受到光周期调控的植物。“目前对于拟南芥生产发育和基因表达情况非常清楚,如果在空间生长过程中发生变化,很容易识别。水稻是中国人的主要食物来源,希望在未来可以推广到太空生活中”。
太空生长盒。
在太空中种庄稼可不比在地球,地球上的生命都是在1G的重力环境下进化而来,微重力环境将是太空种植面临的一大挑战。此前在和平号空间站进行的植物培养实验,植物虽然能够生存,但不能健康地生存。
“长时间在太空的微重力环境下,航天员会发生航天综合征。”中科院空间应用系统总设计师赵光恒说,此次实验目的就是为了研究植物在空间环境如何健康生长。“我们希望能通过实验,未来让航天员在空间长期驻留的过程中,能够有菜吃、有饭吃,不需要全部从地面补给”。
蛭石为壤放入盒中
在太空中种植植物,远比想象的要困难。在载荷有限的情况下,“天宫二号”既要满足航天员生存的基本需要,还要满足植物的生长要求。因此,和太空食品一样,太空植物所需的土壤和水,也要“私人定制”。
据高等植物培养箱设计专家张涛介绍,此次实验是以蛭石(一种天然、无毒的矿物质)为土壤,铺在一个长方形的盒子里,里面放入种子。“这不是一个简单的盒子,里面功能很多,透气不透水,防止微生物,水可以通过回收装置循环利用等”。
此外,蛭石和种子只占据了盒子四分之一的大小,其他部分则是为植物预留的生长空间。这个盒子将与储液箱、控制箱等一起放入密闭培养箱,由“天宫二号”带上太空。
张涛说,“天宫二号”入轨后,地面将发出上注指令,控制箱接收到卫星发射的指令后,会把营养液注入土壤,种子获得营养液后,实验正式启动。同时,培养箱里的光照系统和温度控制系统开始作用,为植物生长提供环境,箱内的观察相机也会对生长过程进行持续观测。
回地球前取出容器
一切似乎都是按照程序自动进行的,那么航天员将会对植物的生长产生哪些作用呢?
“航天员在返回地球前,需要来到‘天宫二号’的特定区域,把高等植物培养箱外面的锁紧机构解开,拔出一个装有在太空中生长拟南芥的容器,装进特制的布袋子里带回地球供后续研究。”张涛说,取出容器之后,航天员还需要把解锁机构复原,因为其他植物还要继续在太空中生长。
解开、拔出、装入、复原……这几个看似简单的动作,航天员却需要经过多次训练,因为在微重力环境下,行动并没有那么方便。“为了让航天员能够按照科学的方法带回样品盒,需要给航天员提供训练设备,提供培训教材,进行实际操练。”郑慧琼说。
当然,这难不倒素质过硬的航天员。他们表示,操作比较容易,还提出在太空植物培养方面,将来能够做更高难度的参与。
未来,随着中国空间站的建成,我国将执行越来越多的航天任务,后续的实验也将涉及更多的植物种类。也许有一天,依靠自己种植的粮食和蔬菜,在不提供补给的情况下,航天员真的可以在太空中存活500天。
物理领域重点项目
空间冷原子钟实验:
冷原子钟模拟图。
“天宫二号”上搭载了全球第一台空间冷原子钟,利用空间特殊环境,“天宫二号”将航天器自主守时精度提高两个数量级,为空间科学和技术、深空探测、广义相对论验证、基本物理常数测量、导航系统等方面获得超高精度时频基准奠定基础。
量子密钥分配试验:
量子密钥分配是量子通信的核心环节。“天宫二号”上的量子密钥分配试验将诞生不会被拦截、被破译、被复制的密信,验证量子密钥传输,并为实现高速天地通信奠定基础。
伽玛暴偏振探测仪模拟图。
伽玛暴偏振探测:
伽玛暴偏振探测仪模拟图。
在“天宫二号”控件实验中,开展在轨观测天体伽玛暴爆发、瞬变现象并进行偏振测量,在伽玛暴本质、宇宙结构、起源和演化等天体物理研究领域预期可获得具有重大科学影响的新发现。
【关键词
SpaceOS2
高智能大脑

抛开科幻小说和影视作品的“脑洞”,现实中,“天宫二号”的SpaceOS2操作系统绝对满足你对“高智能”的想象。它可以自主地进行航天器飞行轨道、姿态调整,运行状态的智能化诊断,以及遥测下传、地面遥控指令的执行。
SpaceOS2系统还可以实现“一心多用”。它能同时管理运行几十个任务,并具备着从三台互为备份的计算机中发现错误、下达正确指令的“三机容错”功能。这在真正意义上实现了多台计算机在故障时的无缝切换,为航天员在太空工作生活提供了有力的生命保障。
SpaceOS2系统有一个非常舒适、直观、清晰的显示界面。工程师们称之为“太空高智能APP”——仪表控制器应用系统。
这个界面整合了航天器十多个分系统的所有数据,把复杂、晦涩的专业数据浓缩成为52组画面,实现了在轨海量信息的图形、文字、动画的智能化处理与显示,极大降低了航天员在轨操作的负担和难度。
CRDS
对接天眼

十月中下旬,“天宫二号”将会在距离地面393公里的轨道高度上,与神舟十一号飞船交会对接。一个名为光学成像敏感器(CRDS)的“眼睛”,正是确保整个交会对接过程“万无一失”的关键。
新一代的“对接天眼”,杂光抑制能力列为各项指标的重中之重。通过采用新技术,CRDS已练成“火眼金睛”,即使在强光环境下也能“看清”目标。杂光专项试验表明,产品具备了在任意光照条件下准全天候稳定测量能力,极大地提高了交会对接的可靠性。
此外,研制人员还将首次捕获时间提高了一个数量级——由原来的约10秒提高至不到1秒。这个时间就好比司机在开车时被强光晃到眼睛之后恢复正常视力的时间, 眼睛从看到目标到作出判断的响应时间也大大缩短。
(本文原标题为《两次变轨,九霄试验高精尖:天宫二号顺利进入在轨测试轨道,控制策略接近未来空间站要求》)
责任编辑:刘恋澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 天宫二号,航天

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