天舟四号飞船已对接,天舟三号为什么还没分离?(组图)

好消息,我国天舟四号货运飞船已经发射,6.5小时后与我国空间站交会对接,组成了组合体。

俗话说“兵马未动粮草先行”,神舟十四号载人飞船还没有发射,天舟四号已经携带货物补给先行一步到达我国空间站。

此次天舟四号货运飞船除了给后续任务的航天员带去食物和水等,能够满足3名航天员,在我国空间站工作和生活6个月之久。

还携带了科学实验仪器,补加推进剂,以及农作物种子等200多件(套)货物。

货舱内的货物包裹颜色也有了明显的区分,其中绿色代表航天员的食物,浅棕色代表摄影设备包,紫色是医学领域物资等,能够让航天员一目了然看清货包里的物品。

据了解,神舟十四号也会有3名航天员,目前航天乘组已经选定,只是暂时没有对外公布,预计在6月发射,让我们拭目以待。

我国空间站现如今是一个组合体,对接着天舟三号和天舟四号货运飞船。而要知道的是,天舟三号其实已经完成了任务,它的主要任务就是为神舟十三号3名乘组携带补给和货物,然而现如今神舟十三号已经返回地球,并且天舟四号都已经与我国空间站对接,为何天舟三号货运飞船还没有受控坠入大气层呢?

货运飞船的作用

从功能上来看,天舟货运飞船其实主要是一个“快递员”,将地球上的货物,运送到400公里轨道上的空间站。

将货物送到之后,其实天舟三号的任务已经完成了,天舟四号货运飞船也已经完成了运输货物的工作,接下来只需要等着神舟载人飞船发射,航天员入驻空间站之后,就会将货物搬运到空间站之中。

尽管此时天舟三号货运飞船的任务已经完成,但它仍旧在和我国空间站对接,这是因为它除了是“快递小哥”外,还有许多兼职。第一份兼职是:垃圾站航天员在空间站工作和生活期间,会产生一定量的垃圾,比如:厨余垃圾,粪便等,这些垃圾会占用一定的空间,此时就到了天舟货运飞船发光发热的时候,它载货的空间腾出之后,可以有大量的空间用于放置垃圾。

等到天舟货运飞船执行完全部任务之后,它就会携带这些垃圾坠入大气层,避免成为太空垃圾。

因为货运飞船没有防火隔热装置,坠入大气层之后,它就会在大气层中燃烧殆尽,少量碎渣会坠入指定位置,不会对人类造成影响。

第二份兼职是:临时货舱空间站内空间有限,虽然我们已经规划好了使用空间,以及使用了最先进的科学仪器,大大减少了仪器占地面积,节约更多的空间留给航天员活动。

但是,航天员在空间站工作和生活过程中,仍旧可能会需要一些空间处理临时用不到的货物,此时货运飞船就可以充当这一功能。

第三份兼职是:临时实验舱

后续货运飞船的试验载荷占比会越来越高,除了会承担运输货物的工作外,在设计的时候也是具备一定的载荷搭载能力,可以开展相应的一些科学应用与实验。

2021年12月,中国载人航天工程办公室发布《关于征集通过天舟系列货运飞船搭载科学技术试(实)验和应用项目的机会公告》,面向社会公开征集搭载项目。

第四份兼职是:姿态调整,轨道调整,太空加油等我国空间站虽然在距离地球400公里的轨道上运行,但这里并不是真空环境,仍旧受微重力影响,速度会衰减,此时就需要货运飞船开动发动机,实现对整个空间站组合体的姿态和轨道控制,以防止空间站轨道衰减。

其次,地球轨道上存在着太多的人工卫星以及太空垃圾,在高速状态下,会对我国空间站造成非常大的影响。比如:星链卫星两次接近我国空间站,意图不明,我国空间站为了保护航天员和空间站的安全,两次主动调整轨道。

第五份兼职是:机械臂转位技术验证,为后续的实验舱对接和空间站结构做准备。
除此之外,货运飞船还有一个隐藏的功能:压秤!

空间站也需要压秤事情是这样的,空间站位于400公里的地球轨道上,这里虽然处于微重力环境下,但是姿态控制仍旧非常重要。而飞船对接空间站时,往往会影响空间站的姿态。

空间站姿态不稳会有旋转的风险,对空间站内的航天员来说非常危险。

比如:“科学”号模块舱与国际空间站对接后,因为引擎异常启动,导致国际空间站翻转了540°,随后进步号货运飞船进行了姿态调整,才控制住了国际空间站异常翻转。

为了控制姿态,空间站需要计算“质心”的位置,而空间站并不是固定不变的,而是会和飞船对接。比如:神舟载人飞船,天舟载货飞船等。

空间站在地球轨道上运行时,可以保持姿态的稳定,但当与飞船进行交会对接时,对接时产生的力,就会导致空间站姿态发生变化,其中对接的力越大,对空间站的影响就越大。

尤其是在微重力环境下,空间站几乎没有阻力,稍微施加一些外力,空间站姿态就会发生变化。

也正是因为如此,飞船在对接时,不仅仅会将自己的速度与飞船调整得非常接近,几乎以厘米级的速度对接,而且还要确保空间站没有发生较大的翻转。

神舟十三号载人飞船与空间站径向对接时,我国空间站组合体姿态就出现了较大幅度的倾斜,倾斜角度超过了70度。

要知道的是,神舟十三号与空间站对接时,天舟二号货运飞船还没有脱离组合体,它其实就充当了“压秤”的作用,减少对接撞击过程中,给核心舱组合体带来的偏心干扰力,否则的话,天和核心舱可能会出现更大角度的倾斜,甚至在太空翻跟头,控制姿态将会变得更加困难。
好在,虽然神舟十三号与空间站对接时,空间站姿态出现倾斜,但后续通过天舟三号货运飞船的姿态控制发动机,将空间站恢复到正常运行状态。

现如今天舟三号货运飞船在执行“压秤”作用,为神舟十四号对接创造有利条件。

不过,今年我国还将发射“问天”和“梦天”实验舱,等到它们与空间站交会对接之后,就会与空间站组成一个组合体,能够充分起到压秤作用,之后就不需要货运飞船再压秤了。

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