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巡天空间望远镜实物亮相:立起来有4层楼高,将与空间站共轨飞行

2022年7月18日,问天实验舱/长征5B遥三火箭组合体由垂直总装厂房转运至发射区,等待即将到来的发射窗口,也就在转运作业进行之际,巡天空间望远镜也来凑热闹,官方披露了当前正处于“初样研制阶段”的项目进度

巡天空间望远镜初样部组件

完成初样研制任务后,就要研制生产执行飞行任务的“正样产品”,届时还需要进行发射前的一系列测试工作,预计巡天光学舱将于2024年前后实施发射任务。

巡天空间望远镜简图

众所周知,天宫空间站是由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成的三舱构型,而巡天空间望远镜呢,可以看做是天宫空间站的第四个舱段,只不过这个舱段平时并不与天宫空间站对接,而是保持相距数千公里距离进行共轨飞行。

巡天光学舱原本并不是一个独立的舱段,而是原实验舱Ⅱ的组成部分,那会我们手头并不宽裕,但是又想做一些创新的东西,所以就有了这样的设计。

巡天空间望远镜原设计位置

但是呢,空间望远镜与载人空间站是一对“矛盾体”:

1.空间站调姿变轨影响望远镜凝视观测;

2.空间站组合体长期在轨结构形变干扰望远镜;

3.空间站舱内实验设备、平台设备产生的振动干扰望远镜凝视观测;

4.空间站周围的颗粒物干扰望远镜;

5.空间站太阳翼、舱体的强烈反光干扰望远镜;

6.望远镜根据观测需求发出调姿需求时,会影响空间站工作状态。

怎么解决呢?最干脆利落的办法就是让巡天空间望远镜独自成舱自主运行。有赖于综合国力的持续提升,使得我们有条件做更大的梦,于是,与天宫空间站共轨运行的巡天光学舱由此应运而生。

独自成舱的巡天空间望远镜(太阳翼是早期设计)

巡天光学舱共轨运行不仅能解决与空间站之间的种种矛盾,而且还衍生出了额外的利好:

1.巡天光学舱可以利用空间站的人员、物资补给等资源,在需要维护维修时主动与空间站对接,如此一来就与哈勃空间望远镜形成了鲜明对比,后者每次维修都需要发射运营成本高昂的航天飞机。

巡天空间望远镜与天宫空间站交会

巡天空间望远镜与天宫空间站对接形成刚性组合体

由此进一步衍生,天宫空间站将这种用于在轨航天器维护维修的功能总结为“太空母港”,而巡天光学舱就是太空母港服务的第一个客户,未来其他航天器有维修需求时也可以与天宫对接,即便对方航天器没有载人飞船对接口,只需加装机械臂适配器即可实现在轨捕获,届时航天员可出舱维修。

无独有偶的是,官方此次也公开了天宫空间站对巡天光学舱进行在轨维护的模拟动画,从中可以看到,天和核心舱机械臂可以直接更换大型模块,航天员则进行精细化程度较高的小型模块更换。

巡天空间望远镜在轨维护维修模拟画面1

巡天空间望远镜在轨维护维修模拟画面2

巡天空间望远镜在轨维护维修模拟画面3

巡天空间望远镜在轨维护维修模拟画面4

巡天空间望远镜在轨维护维修模拟画面5

2.巡天空间望远镜还可以利用天宫空间站的补给资源。

巡天空间望远镜总长14米(立起来相当于4层楼高),最大直径4.5米,发射质量16吨左右,整体分为“平台段”与“光学设施段”,平台段可视为“资源舱”,配置有周边式对接机构,按照《天宫空间站关键技术特点综述》描述,巡天空间望远镜不仅需要与天和核心舱前向端口对接,还要能和天舟货运飞船对接进行燃料在轨补加,这就意味着巡天光学舱可能换装真正意义上的异体同构周边式对接机构。

巡天空间望远镜光学设施段(初样),高度接近10米。

能源方面,巡天空间望远镜配置有二次展开的太阳翼,太阳翼展开翼展23.6米,面积大,电池布片多,确保有充足的能源供给。

巡天空间望远镜初样部组件

空间观测方面,巡天空间望远镜配置有2米口径镜片的巡天相机,该相机像素有25亿,观测精细度与哈勃相当的同时,视场比哈勃大300倍,这意味着巡天有更高的观测效率,全寿命周期内可观测的天区范围要比哈勃大得多。

巡天空间望远镜

巡天光学舱作为我国第一台大型空间望远镜能有如此造诣是十分难得的,目前中科院长春光机所还在研制多片式在轨组装的超大型空间望远镜,这将比韦伯空间望远镜的在轨展开方式更进一步。

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