2022年11月8日至13日, 第十四届中国国际航空航天博览会在广东珠海举行。11月9日,在凤凰卫视集团、珠海航展有限公司主办,凤凰网承办的“2022与世界对话·中国航空航天论坛”上,中国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩在圆桌论坛环节表示,中国天宫空间站第二阶段已经基本完成,目前形成的“T”字构型在减少燃料消耗、太阳能发电、对接飞船等方面具有独特优势,未来根据需要,可根据紧凑与对称原则扩展成“十”字形、“干”字形等。
在谈到空间站的国际合作时,庞之浩说,我们将邀请国外航天员到中国空间站上开展特色研究,目前已有两位国外航天员正在为此学习中文。庞之浩先生还介绍了太空环境对于航天员身体健康的影响。他表示,当航天员回地时,为了保险一般要用椅子来抬,也不能与他们拥抱,因为他们骨质脱钙容易骨折。此外,在太空旅游的热门话题上,庞之浩先生提出可以先通过亚轨道太空旅游,再过渡到在空间站上进行轨道旅游,逐步推进太空旅行的实现。太空旅游的实现离不开载人航天事业的发展,他说,航天专家建议我国在2030年进行载人登月,2050年进行载人登火星。
以下是庞之浩先生发言实录:
凤凰卫视霍伟伟:中国空间站天宫的建设现在已经进入到收尾阶段,10月31号“梦天”舱发射升空并且成功转位、交会对接。请问庞之浩先生,“梦天”舱发射之后,中国空间站即将进入收尾阶段,这对于中国的太空探测各方面有怎样的意义?
庞之浩:空间站第二阶段已经基本完成,我们实现了空间站三个舱段的水平“T”字形构型。从明年开始往后大概至少十年以上,我们将开展大规模的有人照料的科学研究工作,从而取得高价值的科学应用成果和有战略意义的科技成果,这是我们要出成果的阶段。这些成果涉及到方方面面,共有十一个发展方向。例如“梦天”主要是开展微重力科学研究,而“问天”则开展生命科学和生物技术方面的研究,无论是对科研还是国计民生,这都将带来一个非常广阔的前景。
凤凰卫视霍伟伟:中国天宫空间站现在是“T”字构型,“T”字形的构型具有独特的优势,和国际空间站存在很大的差异,国际空间站往往庞大和复杂。请问庞之浩教授,“T”字形三舱的构型优势在什么地方?
庞之浩:根据科学的原理,航天器要在主结构上和整体分布上对称,越对称越紧凑,它质心就居中,这样在姿态控制上可以减少燃料消耗。俄罗斯曾经建过和平号空间站,它当时是一个核心舱对接了五个试验舱,结果造成不对称,消耗了较多燃料,需要进行姿态控制。而我们国家空间站采用水平“T”字形构型有以下几大好处;
第一,空间站质心比较居中,消耗的燃料比较少。
第二,采用“T”字形构型,空间站两个实验舱末端的太阳电池翼,不论空间站以什么姿态运行,都可以受到阳光的照射,能够发出大量的电。
第三个,首先是“T”字形构型的这个一横很重要,在实验舱上面存在两个气闸舱,气闸舱靠近末端,这样在它出舱、泄压或者是出现紧急情况的时候,也不会影响空间站密封舱本身空间的贯通。另外,“T”字的一竖也很重要,核心舱是一竖。在建成了“T”字形构型的情况下,这一竖还可以保持前向、后向和径向的对接口,均可对接飞船。尤其是其后向对接口,对接的是货运飞船。建成后,货运飞船能够直接给空间站提供变轨的能力。
而现在国际空间站就出现了一个问题,即俄罗斯要退出国际空间站。但国际空间站的轨道控制主要依靠进步号货运飞船,因为它正好在后向的位置。所以现在美国还在发愁怎么办。我们就改进了这个问题,而且空间站的前向和径项对接口同时可以对接两艘飞船,并且在一个轨道面上,这样我们的飞船就非常稳定,消耗的燃料就非常少。
凤凰卫视霍伟伟:确实,我们的空间站具有后发的优势,踩在前人的肩膀上,往前迈出了很大的一步。最近我们看到,未来中国空间站可能继续拓展,甚至拓展到最大180吨,目前有这样的需求吗?
庞之浩:随着我们载人航天的发展,如果未来我们需要更多的实验柜,或者需要进行更多的舱外实验,在这种情况下,根据刚才我说的紧凑和对称的原理,我们还可以扩展成“十”字形,甚至是“干”字形,也可以跟国外合作,由国外的舱段对接上去,进行更广泛的科学研究。
凤凰卫视霍伟伟:未来稍晚的今年年底的时候,将会有六名航天员在太空工作。他们返回之后的健康恢复是我们关注的一个重要方面。有一些人认为,到太空去了之后必定会对人造成损伤,您怎么看待这个问题呢?
庞之浩:太空,尤其载人航天器,它是一个失重环境。长期在里面生活、工作,确实会对人体有一些影响,最明显的就是肌肉萎缩,骨质脱钙,耐力差等。所以,在太空的时候,我们采取了一些措施。例如,航天员每天要锻炼一到两个小时。这次梦天舱还带了一个新的锻炼器材,叫做划船器。此外,还要经常穿戴企鹅服,企鹅服里面有拉力带,这样航天员们干什么事情都需要肌肉用力。另外,还有一个负压桶。还包括吃一些特殊的药品补充营养,包括维生素、盐水等等。
即使这样还是会产生一定的影响,所以航天员回来的时候要特别小心。为了保险,我们一般都是要用椅子抬航天员,因为他们骨质脱钙容易骨折。还有不能跟他们拥抱,不能把他们给抛起来等等。另外,航天员回来还要经过三个阶段的恢复。首先是医疗隔离期,要在航天员的公寓里至少待两个礼拜,让他们适应重力,并且逐步恢复机体功能和运动功能。另外,医生要对他们进行检查,逐渐增加他们载荷,让他们做一些像散步的运动,慢慢地运动,量不能特别大。然后是医疗疗养期,大概需要一个月的时间。这期间要进一步进行医学检查,增加负荷量,甚至进行康复训练,包括医学体操等活动。最后是疗养期,把他们送到疗养院里,大概三个月左右,让他们恢复到升空前的这个水平。之后通过检查没有问题,就可以继续参加训练,准备下一次任务了。
凤凰卫视霍伟伟:航天员包括载荷专家、驾驶员和工程师,这三者之间有着怎样的区别?
庞之浩:航天驾驶员一般都是从战斗机飞行员里选拔,主要负责载人航天器的飞行,对身体要求比较高。航天飞行工程师,身体要求稍微低一点,但是对于工程方面的能力要求比较高,需要在太空维修和升级航天器。载荷专家其实属于非职业航天员,一般是从科学家里选拔,如流体科学家,材料科学家,医学专家,药物专家等。要求相对更低一点,训练的时间更短一点。载荷专家训练两年半就行了。像太空游客也要训练,主要训练在失重环境下的衣食住行,所以一般训练半年就行了。
凤凰卫视霍伟伟:太空旅游是一个很热门的话题,如果我们要推进航空旅游,中国空间站需要满足什么条件,以及哪些标准?
庞之浩:我们空间站,现在首先要满足科研的需求,等到空间站逐步发展或者增加了舱段后,未来的前景可以用于商业。其中,对商业来讲一个重要的板块就是太空旅游。太空旅游有一个重要条件,就是需要个人花费资金。所以作为我们研制方来讲,首先要使天地往返运输的成本要降下来,另外要可靠,这样才能会有更多的游客,有条件上天,这是第一点。
第二点,我们需要在不影响科研的情况下,具有这么大的接待能力,才能够满足一些游客到空间站上进行轨道旅游的愿望。最好是先有一个过渡过程,先开展亚轨道太空旅游,它的成本也比较低,它的技术难度也比较低。现在我们有些民营公司已经开展这方面的准备工作了,我想不远的将来,我们首先可以开展亚轨道太空旅游,使游客能够欣赏美丽的地球,享受地面上难以享受的失重,然后再过渡到轨道旅游,这样就属于一个良性循环的发展。
凤凰卫视霍伟伟:新一代的载人火箭,新一代的载人飞船都在研发和试验过程。有人设想,现在我们的神舟飞船的研究团队,未来继续做神舟飞船,让我们的普通民众搭载着神舟飞船去太空做一个亚轨道的旅游,这可不可行?
庞之浩:用神舟飞船做亚轨道旅游是大材小用,神舟飞船它本身性能很高,成本也不会太低。我们可以研制成本更低一些,但是可靠性又能得到保证的亚轨道旅游的飞船,这样能够降低成本,使民众体验到太空旅游的乐趣。
凤凰卫视霍伟伟:确实,您说的我们神舟飞船的性能是非常好的,我们要走的更远,也需要我们的神舟飞船。马斯克在之前接受采访时提到,人类要加快行星化,尽快完成太空移民。我们的神舟或者新一代的载人飞船,它的能力是否满足把人类送到更远的空间这样的需求呢?
庞之浩:我们航天五院已经开始做这个准备工作了,而且已经用长征五号发射了我们新一代载人飞船的试验船。它有几大标志,一个是它载人更多。神舟飞船只能载三个人,它能载六到七个人。第二个,它可以重复使用,这样就更便宜。第三个,它用途更广,可以去空间站,也可以去月球,甚至可以去火星。当然,我们需要与航天一院研制的新一代载人运载火箭,甚至是重型运载火箭相配合才行。现在,各项工作都在加紧进行,这两天又传来好消息。我们航天六院进行了500吨级的一氧煤油发动机的试验,这有力地促进了我们对重型运载火箭的研制,未来的载人航天的前景非常广阔。航天专家建议我国在2030年进行载人登月,2050年进行载人登火星。
凤凰卫视霍伟伟:2021年10月21日,美国星链卫星经过复杂变轨再次接近中国空间站,我国空间站实施了两次紧急避险,下降了轨道高度。如今太空的在轨卫星约4800颗,有什么办法可以避免卫星相撞?未来的中国空间站将如何保障自身的安全?
庞之浩:首先要对太空中的各类飞行物进行监视、监控、测量,观察其是否会与在太空正常运行的航天器产生交叉点。如果有这种危险,则要提前预警。
第二个,对于可能与我们的航天器,尤其是空间站,产生交叉点撞击的大的太空飞行物,目前的办法就是“躲”——通过轨道机动,进行躲避,国际空间站也是采用这种方法。当然前提是要能够预警,知道它有可能撞击。而且在躲的过程中,航天员有时候要进入到载人飞船中,如果发生意外能够随时返回地面。
第三个,对于一些小的飞行物,比如十厘米以下的小的飞行物,一般采用“抗”的办法。一个是我们的空间站,上面有些要害部位,我们给它装上类似防弹衣的防护板,防止它撞击以后产生损坏。现在国际空间站已经有200多个部位都装了防护板,而且有时候还通过航天员的太空行走,在新的比较重要的部位增加防护板。
我们国家曾经在“天宫一号”目标飞行器的实验舱,一个压力舱上面装了防护板,再加上整个“天宫一号”本身的材料大概有几毫米厚,能够抵御一些小的太空飞行物的撞击,包括微流星、太空垃圾的撞击。而且,我们能够保证,如受到撞击,在产生了五毫米的漏洞的情况下,还能让压力舱在降到七十千帕时保持七十千帕80分钟,这样航天员可以采取措施,一个是补的措施,一个是逃离的措施。
第四点,在空间站上装一些测量装置,能够及时发现被撞击产生的小的漏洞,小的漏洞可以使航天员通过舱内或者舱外工作进行补漏。现在国际空间站有些舱段已经出现漏洞了,有的不一定是撞击带来的,而是因为老化等原因。所以还可以通过维修的方式来解决出现的一些故障。
凤凰卫视霍伟伟:庞教授,对于在太空中进行干细胞研究等实验的设想,作为提供实验空间的人士,您认为研究的可行性有多大?
庞之浩:我们载人空间站已经给这些实验提供了很好的条件。空间站在400公里高运行,它的微重力的环境能达到十的负三次方到十的负四次方的G。在失重环境下,没有沉淀,没有对流,不会由于重力而影响我们在无重力的情况下,来研究生命甚至具体到细胞有哪些特性的变化。另外,科学院还提供了高危重力实验柜,可以达到十的负八次方,甚至是九次方,这都提供了很好的科研条件。而且空间站的高度适合对地观测,航天员可以直接操作一些设备,进行比卫星更好的对地观测,当然对天观测也非常好。没有大气层的影响,比天文卫星更灵活,可以开展更复杂的全波段的天文观测。
凤凰卫视霍伟伟:对于现在我们要把空间站投入到实际的运行当中,你有怎样的一些叮嘱?
庞之浩:我们空间站现在是建造了基本型,后续可能还要通过货运飞船送去更多的实验柜。空间站总共可以装25个科研实验柜,目前还没有装满。如“问天”可以装载8个实验柜,发射时候上去了4个。“梦天”可以装载13个实验柜,发射时装了8到9个。随着发展,等研制出更好的实验柜以后我们再发射上去。目前我们已经制定了关于科学研究的11个发展方向,正在逐步落实,还要通过国际合作开展一些更新颖的研究。这里我还要提到,有可能会邀请国外的航天员到我们空间站开展一些有特色的研究。已经有两个欧洲航天局的航天员参与过我们国家的海上救生训练,其中一个女航天员正在国际空间站上当站长。她曾经到我们这来训练过,还曾经创造过长期逗留的记录,还把意大利的咖啡机带到国际空间站上,享受美味的意大利咖啡。他们现在已经开始学习中文,因为我们空间站上面的所有的文字都是中文的,他们为了上中国空间站开展新颖的科学实验正在学习中文。我想,随着我们的发展,我们的空间站的应用会越来越多,会取得越来越大的成绩。
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