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为何只飞400公里高?太空WiFi怎么用?揭开中国空
时间:2021-08-11 12:25

  6月17日,中国空间站天和核心舱迎来首批“太空访客”。当日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心准时点火发射,进入约400公里的预定轨道。约6.5小时后,飞船与天和核心舱进行自主快速交会对接形成组合体。随后,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员进驻天和核心舱。

  接下来,三位航天员将完成为期3个月的在轨驻留,开展机械臂操作、出舱活动等工作,验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。

  2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭准时点火发射。人民网记者 翁奇羽摄

  载人航天工程办公室主任助理季启明介绍,空间站建造任务分为关键技术验证和建造两个阶段实施,共规划12次飞行任务,计划2022年前后完成。

  其中,关键技术验证阶段规划了6次任务,包括天和核心舱发射、2次天舟货运飞船和2次神舟载人飞船的发射。这一阶段任务主要目的是:验证航天员长期在轨驻留、柔性太阳电池翼、大型柔性组合体控制等关键技术,开展空间科学实验和技术试验,为空间站建造和运营奠定基础。

  建造阶段也规划了6次任务,包括问天实验舱、梦天实验舱和2次货运飞船、2次载人飞船发射。这一阶段任务主要目的是:全面完成以三舱为基本构型的空间站在轨组装建造,建成国家太空实验室。

  “在这一系列任务中,每次载人飞船发射前先发射一艘货运飞船,运送航天员在轨生活物资等。每次载人飞行任务航天员乘组都是3人,在轨驻留时间为3-6个月。”季启明表示,在此期间,航天员将开展货运飞船物资转移、再生生保系统验证,空间站舱段管理,机械臂操作、在轨维修、出舱活动和舱外操作,以及多领域空间科学实验与技术试验。

  空间站又称太空站、航天站,是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。一般来说,空间站大都在约400公里高度的轨道上运行,比如,我国的天宫一号、天宫二号空间实验室,目前仍在轨运行的国际空间站,以及我们开始建造的中国空间站。

  众所周知,航天发射是非常昂贵的。空间站飞往更高的轨道需要消耗更多的能量,对运载火箭的运载能力是一个很大的考验。如果要把成吨的设备携带到较高的高度,一来没有太大必要,二来成本也过于高昂。

  实际上,大气是随着海拔增加而逐渐变薄的,太空和地球大气层之间并没有明确、清晰的边界。国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线,即“卡门线”,卡门线之外的部分称为太空。一般太空实验所需要的接近真空的环境、无云层遮挡的望远镜观测优势、近乎无重力的实验条件等,400公里高度都可以满足。

  据了解,在地球周围有一个名为“范艾伦辐射带”的空间区域,它大致分成1500-5000公里和13000-20000公里的高度范围,在空间天气扰动的时候还会向上、向下扩张。这一区域有能量非常高、密度也非常大的带电粒子,对在其中飞行的飞行器伤害很大。值得注意的是,因为地磁场本身不是对称的,在南大西洋上方的地磁场形态导致这里的辐射带高度比较低,在有扰动的时候可能只有1000公里高度左右,空间站飞高了就很容易进入辐射带,受到带电粒子的伤害。

  综合考量发射成本、观测需求,以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素,科学家把空间站飞行的高度,设定在400公里附近。

  和以往神舟载人飞船的任务相比,这次神舟飞船在空间站停留的时间更久,面对的空间环境也更加恶劣。届时,神舟十二载人飞船迎向太阳侧的舱体表面温度将达到90℃,而背向太阳侧的舱体表面温度则达到-30℃。这种温度差将对神舟飞船内部的空气温度造成严重波动,航天员的生活环境与多种精密设备在舱内也会受到影响。除了温度的问题,长时间的太空停留,还会使飞船经历持久的空间高强度紫外照射,以及多种带电粒子配合高速原子氧的不断轰击,材料损耗将非常严重。

  如今时隔五年,神舟十二号飞船再一次护送航天员往返天地,与前辈们清一色的灰色外衣相比,它那一身银光闪闪、炫酷时尚的崭新“外衣”不禁让人眼前一亮。

  原来,这件靓丽的“外衣”,是由航天科技集团五院529厂历时两年精心研制的一款新型低吸收-低发射热控涂层,它是一种喷涂在航天器外表面的热控制材料。

  据了解,这件“外衣”采用了我国以往热控涂层领域中从没有过的类型。它可以通过自身对太阳辐照的低吸收强反射能力,大大减少飞船受太阳长时间辐照的内部温度升温现象,再通过它自身的极低的红外发射特性,在飞船处于背阳面时期减少辐射漏热,大大减缓舱内温度下降速率,起到保温效果。当然,这款“外衣”还要具备抵抗空间中时时刻刻的高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射的攻击,为神舟十二号载人飞船全方位做到外部保护屏障,可谓是全天时无间断全效防护服。

  据悉,空间站核心舱上已经植入了WiFi,这可以大大提高航天员工作生活便利性和舒适度。

  空间站系统副总设计师朱光辰介绍,核心舱采用的情景照明技术和WiFi通信技术,可以让航天员轻松便捷地使用“手机APP”来控制照明设备开关、查询站上物资存储情况。

  通过天地通信链路和视频通话设备,空间站还可以实现与地面的双向视频通话和收发电子邮件。

  “一般依靠中继卫星来保证空间站和地面24小时不间断的网络连接。美国国家航空航天局、欧空局等都有自己的中继卫星。”中国航天科工二院研究员杨宇光介绍,在我国,空间站和地面通信主要依靠地面测控站、数传接收站和天链中继卫星,其中天链中继卫星能保证不间断通信。

  中继卫星也被称为“卫星的卫星”,它可以为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务,为中低轨道遥感、测绘、气象等卫星提供数据中继和测控服务,为航天器发射提供测控支持。

  2008年至2012年,我国先后发射天链一号01至03星,三颗卫星组网运行,使我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。

  2016年,天链一号04星成功入轨并完成在轨测试,与01至03星实现全球组网运行,为我国神舟飞船、空间实验室以及空间站提供数据中继与测控服务,支持空间交会对接等任务。

  2019年3月,天链二号01星成功发射,这是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首发星。它与天链一号卫星系统相互兼容,使我国以数据中继为特征的天基通信基础设施在传输速率、服务数量、覆盖范围等方面进一步提升。

  人民网北京6月17日电(赵竹青)6月17日,我国神舟十二号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功将3名航天员送入太空。在任务成功的背后,有一系列的“小”装置发挥了“大”作用,它们就是便携式真空校准装置。…

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