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        “天宮二號(hào)”,神器武裝“太空之家”

        2016-12-29 18:26:00顏士州
        科學(xué)大眾(中學(xué)) 2016年12期
        關(guān)鍵詞:天宮宇航員航天員

        顏士州

        “天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室于2016年9月15日22時(shí)4分在陜西西安酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功?!疤鞂m二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,是繼“天宮一號(hào)”之后我國(guó)自主研發(fā)的第二個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室,它將為進(jìn)一步驗(yàn)證空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)及進(jìn)行一系列空間試驗(yàn)提供場(chǎng)所。

        空間站的前身

        什么叫空間實(shí)驗(yàn)室?空間實(shí)驗(yàn)室其實(shí)就是太空實(shí)驗(yàn)室,它是一種載人航天科學(xué)實(shí)驗(yàn)空間站,美國(guó)、俄羅斯早在20世紀(jì)80年代初就擁有了自己的空間實(shí)驗(yàn)室,而我國(guó)是從2011年9月29日“天宮一號(hào)”的成功發(fā)射,才算有了自己的空間實(shí)驗(yàn)室。

        空間實(shí)驗(yàn)室的操作是先發(fā)射停留在太空的無人空間實(shí)驗(yàn)室,然后用運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空,隨即跟停留在軌道上的無人空間實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接,這樣宇航員才能從飛船進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室開始工作。航天員完成工作后可以再乘飛船返回地球上來。此后,我國(guó)又發(fā)射“神舟十一號(hào)”與“天宮二號(hào)”對(duì)接,這樣才完成對(duì)空間實(shí)驗(yàn)室的建造。

        空間實(shí)驗(yàn)室與空間站有所不同,空間站是一種能供航天員居住的航天器。它的特點(diǎn)是規(guī)模龐大而且運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng),空間站如同能住宿的房子一樣,可以提供生活設(shè)施,時(shí)間久了發(fā)生故障可以維修??臻g實(shí)驗(yàn)室是空間站的前身,屬于一種從載人飛船過渡到載人航天基礎(chǔ)設(shè)施的試驗(yàn)性航天器?!吧裰凼惶?hào)”載人飛船一旦與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行對(duì)接,航天員可以進(jìn)行為期一個(gè)月時(shí)間的駐留試驗(yàn),其目的是為2020年我國(guó)建成永久性空間站做準(zhǔn)備。

        “天宮二號(hào)”的靚麗身姿

        “天宮二號(hào)”與“天宮一號(hào)”雖然都屬于一種飛行器,但兩者有所不同,不同在“天宮二號(hào)”是模塊化的,即使發(fā)現(xiàn)問題可以迅速維修。而且“天宮二號(hào)”裝備更強(qiáng)大、裝載量高、內(nèi)部環(huán)境好。它里面的機(jī)械臂就是我國(guó)自主研究的機(jī)器人,它可以搬運(yùn)貨物、在軌組裝,幫助航天員干活。它長(zhǎng)10米,既可自主爬行,還可做局部精細(xì)化操作。也許你會(huì)認(rèn)為自主爬行不足一談,但你想想看,太空里大的東西特別大,細(xì)小的東西形同針尖,如何組裝并不是一件容易的事。

        “天宮二號(hào)”在設(shè)計(jì)的時(shí)候?yàn)榱朔奖愫教靻T太空生活,對(duì)內(nèi)部進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。它有專門供宇航員工作的實(shí)驗(yàn)室,航天員配備筆記本電腦,工作室的溫度保持恒溫;有專門的廚房,宇航員將事先準(zhǔn)備好的飯菜儲(chǔ)存冰箱里,餓了只要拿出來熱一熱就可以吃了,當(dāng)然考慮到個(gè)人口味,特制了一些太空食品;在通信上為航天員配備了藍(lán)牙耳機(jī),可以和地面保持聯(lián)系,也可以收看電視節(jié)目,用網(wǎng)絡(luò)電視與家人進(jìn)行短信交流;臥室里的環(huán)境更加舒適,鋪設(shè)了地板,艙內(nèi)燈光可以調(diào)節(jié)亮度,床前都配備了床頭燈,可以躺在床上玩手機(jī)聽音樂;娛樂室里面配備著健身器材,里面有單車、踏步器以及其他體育器材,供宇航員鍛煉身體;在衛(wèi)生方面,特制了毛巾和抽水馬桶,使得氣壓低于艙內(nèi),這樣氣味不易擴(kuò)散,還可以廢物處理。

        雖然“天宮二號(hào)”屬于空間實(shí)驗(yàn)室,還不屬于空間站,但駐留30天,這么長(zhǎng)時(shí)間在空間生活完全是對(duì)航天員自身體能的考驗(yàn),同時(shí)也是對(duì)我國(guó)載人航天技術(shù)的挑戰(zhàn)。這次實(shí)驗(yàn)的目的之一就是研究怎樣長(zhǎng)時(shí)間提供適合人類生活的環(huán)境,怎樣長(zhǎng)時(shí)間提供包括水在內(nèi)的物資供給,這些都要在“天宮二號(hào)”中得到驗(yàn)證。

        “天宮二號(hào)”有哪些利器

        據(jù)悉 ,我國(guó)將要進(jìn)行14項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)進(jìn)行空間冷原子鐘實(shí)驗(yàn)、伽瑪暴偏振探測(cè)實(shí)驗(yàn)、空地量子密鑰分配實(shí)驗(yàn)。單單看外表,“天宮二號(hào)”和“天宮一號(hào)”差不多,但內(nèi)部系統(tǒng)是完全不一樣的,“天宮一號(hào)”屬于一種飛行器,它負(fù)責(zé)對(duì)接飛船的任務(wù),而“天宮二號(hào)”可以載人,完全具備太空補(bǔ)加功能。對(duì)于推進(jìn)劑補(bǔ)加,其難度不是常人所想象那么簡(jiǎn)單的,如同高空飛行中的飛機(jī)在空中加油一樣。它是由西安航天研究院研制的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目之一,“天宮二號(hào)”作為中國(guó)首個(gè)空間站的雛形,要想使得它在太空停留的時(shí)間長(zhǎng)久,就得給它補(bǔ)充燃料,而航天器在運(yùn)行期間,推進(jìn)劑也在慢慢地消耗,就像飛行的飛機(jī)一樣,一旦起飛就得耗油,而油箱的容量畢竟有限。那么航天器的推進(jìn)劑消耗完了怎么辦?這就需要補(bǔ)加燃料,才能延長(zhǎng)壽命。

        說起給航天器“太空加油”,花費(fèi)了科學(xué)家大量的精力,補(bǔ)加推進(jìn)劑要讓空間壓縮機(jī)壓縮燃料,但是在壓縮的同時(shí)燃料也在流失,于是科學(xué)家想出了在液路浮動(dòng)斷接器上增加安裝接口的方法,加快資源艙里的燃料流動(dòng)。

        “天宮二號(hào)”的核心是計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它能保證所有的分支系統(tǒng)有序地運(yùn)行,儀表控制器是一種高性能計(jì)算機(jī),用于跟其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,同時(shí)控制著系統(tǒng)的溫度,相當(dāng)于一個(gè)大“空調(diào)器”,一旦艙內(nèi)溫度過高或者過低,它都會(huì)及時(shí)調(diào)節(jié),使得設(shè)備正常運(yùn)行。

        或許你還記得“天宮一號(hào)”授課的情景,系統(tǒng)中的圖像從萬里之遙能清楚看到,此次“天宮二號(hào)”安裝的攝像機(jī)采用高保真編碼話音設(shè)備和雙向圖像解碼器,使得我們?cè)陔娨暉赡簧峡吹帽壬洗胃宄?,聲音聽得更仔?xì),地面上的人可以跟宇航員對(duì)話?!疤鞂m二號(hào)”和“神舟十一號(hào)”分別裝上無線設(shè)備,使彼此間信息互通。USB應(yīng)答機(jī)分分秒秒監(jiān)測(cè)它們的方向、距離和速度,及時(shí)將信息返回地面。

        “天宮二號(hào)”給我們帶來哪些影響

        “天宮二號(hào)”在“太空計(jì)時(shí)”上有所突破,計(jì)量精度有所提高。這次對(duì)“空間冷原子鐘”的實(shí)驗(yàn),可以使人類對(duì)太空的計(jì)時(shí)更為精確,而且這種精確計(jì)時(shí)可以用于城市與城市之間的距離測(cè)算、出行地點(diǎn)以及里程等方面的更精確的距離測(cè)算,尤其對(duì)導(dǎo)航定位做到百分百準(zhǔn)確無誤。

        隨著網(wǎng)絡(luò)信息的普及,許多人為自己不經(jīng)意泄密隱私而擔(dān)憂,“天宮二號(hào)”可以通過遙感加密,生成“公開密鑰”密碼系統(tǒng),使得儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)的個(gè)人信息必須通過私人密鑰,才能獲得。

        “天宮二號(hào)”里“天極”望遠(yuǎn)鏡可用來探測(cè)研究宇宙中的射線,高精度、系統(tǒng)性地觀測(cè)恒星演化、黑洞形成,為研究其他星球以及宇宙中的爆發(fā)現(xiàn)象做更深一步的監(jiān)測(cè)。

        隨著城市數(shù)十層高的摩天大樓不斷出現(xiàn),火災(zāi)等隱患也接踵而來,往往給消防設(shè)施帶來挑戰(zhàn),由于消防泵的壓力有限,水槍的理論最高射程只有50米,如果航天渦輪泵推進(jìn)技術(shù)用在這里,可以使水槍射程提高到3倍。

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