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航天科普作家郭睿高芫赫中国空间站会越

来源:空间站 时间:2024/8/28
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半个月前,中国刚刚成功完成了一次“太空交接”。3名航天员乘神舟十八号飞船奔赴中国空间站,与已经在空间站“出差”半年的3名神舟十七号航天员会合,随后神舟十七号航天员返回地面。在太空,两个乘组完成了一个极有仪式感、极富象征意义的环节:移交空间站钥匙。把钥匙交给新“住户”,这很容易让人联想到地面上的“住房”。而在郭睿、高芫赫看来,空间站就像一座房子,有地段选择、有软装硬装、有空调地暖,需要收纳安排;他们写的书,名字就叫《中国空间站:我们的太空家园》。郭睿、高芫赫都是来自航天一线的航天科普作家。上周,他们俩接受了长江日报《读+》周刊专访。■空间站也要“选地段”年10月31日,“神舟十六号”乘组返回地球前由桂海潮教授拍摄了中国空间站太空全家福,这是中国人首次拍摄到的以地球为背景的空间站全貌图。选房首先看什么?当然是地段、地段、地段!空间站也要选地段。中国空间站运行在距离地球表面约km高度的轨道上。选取这个高度涉及两条重要的线——卡门线和范艾伦辐射带,卡门线规定了空间站距离地面最近的距离,范艾伦辐射带规定了空间站距离地面最远的距离。卡门线是美国航天工程学家冯·卡门提出的,中国著名科学家钱伟长、钱学森、郭永怀都是他的亲传弟子。根据冯·卡门的计算,在距离地球km以上的空间,因为大气过于稀薄,无法产生足够的升力,飞机将无法飞行。目前,国际航空联合会已经将km的高度定义为大气层和太空的界线,距地面km就是“卡门线”。空间站选址必须大于km,但也不是越高越好:空间站不能超过km的范艾伦辐射带。范艾伦辐射带是美国物理学家詹姆斯·范艾伦于年发现并以他的名字命名的,分为内带和外带,内带为距离地球—km的外层空间,外带为距离地球—km的外层空间。其中存在着大量被地球磁场俘获的高能粒子,这些高能粒子会对飞行器造成较大的危害,为了保证空间站和航天员的安全,空间站不宜建在km以外的宇宙环境中。在—km的范围内如何选择?需要结合任务目标综合考虑火箭运力、航天器质量等因素。首先,轨道不是越高越好。轨道越高,同样运力的火箭能够分给“乘客”的质量越小,意味着能携带的实验设施越少。轨道也不是越低越好。在km以下的轨道空间中依然存在稀薄的大气,距离地球越近,大气密度越大。而且依据万有引力原理,距离地球越近,地球对于空间站的引力也就越大。在过低轨道停留时间过长,空间站受到大气阻力和地球引力的共同作用,轨道就会降低,这样就需要使用更多的燃料来维持轨道的高度,从而影响空间站的运行寿命。因此,设计师综合考虑后的“最佳选址”是距离地球表面约km的近地轨道,历史上各国的空间站和中国空间站都处在基本一致的轨道高度。目前,中国空间站的“邻居们”包括低轨遥感卫星、以美国“SpaceX”公司“星链”为主的低轨通信卫星以及国际空间站。■中国空间站从“房车”到“别墅”“从房车到别墅”演化升级图。时光绘中国“在太空建家”分为三个阶段:“房车”阶段,“经济适用房”阶段,“太空别墅”阶段。年10月15日,航天员杨利伟乘坐“神舟五号”载人飞船,在轨飞行21小时23分后安全返回,“神舟五号”便成了中国人在太空的第一个家。在长达21小时的飞行过程中,杨利伟以屈腿斜躺的状态始终居住在返回舱中。此时的“神舟”载人飞船既是天地往返的交通工具,也是航天员在轨居住的生活场所,类似地球上的房车。在“神舟六号”任务中,航天员费俊龙和聂海胜完成了“从一人一天到多人多天”的创举,在轨时间5天。虽然在这一阶段的居住条件跟地面相比实在算不上舒适,但由于解决了天地往返这一重要问题,使之后的一切发展成为可能。此后,中国航天突破了一项关键技术——空间交会对接。这项技术使得两个航天器可以在空间轨道上会合连成一个整体,通过组接的方式不断扩展,是建设空间站和实现回收、补给、维修、航天员营救等在轨服务的先决条件。年6月16—29日,航天员景海鹏、刘旺、刘洋乘坐“神舟九号”载人飞船与“天宫一号”目标飞行器完成了我国首次载人交会对接任务,成功实现了航天员首次手控交会对接试验、航天员首次进驻目标飞行器、我国女航天员首次进入太空。“经济适用房”阶段从此开始。“天宫一号”目标飞行器采用实验舱和资源舱两舱构型,活动空间相较“神舟”载人飞船大幅提升,有15m3,相当于一个7㎡房间大小,而且设有睡眠区和健身区,极大地丰富了太空居住环境。此后,我国还突破和掌握了航天员中期驻留、货运飞船补加等空间站关键技术,为后续空间站的建造奠定了基础。年4月29日,中国空间站第一个舱段——“天和”核心舱成功发射,同年6月17日,“神舟十二号”乘组进入核心舱,中国人首次进入了自己的空间站,这一年共有2艘“天舟”货运飞船和2艘“神舟”载人飞船先后与核心舱对接。年7月24日,“问天”实验舱发射成功,同年10月31日“梦天”实验舱发射升空,二者与核心舱成功对接,其间“天舟”货运飞船、“神舟”载人飞船周期性执行任务,组合体构型不断变化,形成中国空间站“T”字型组合体,随着“T”字型组合体的建成,航天员活动空间扩展到约m3。“太空别墅”由此建成。“太空别墅”不但配备了各类先进的科学实验机柜、仪器设备;还有独立的睡眠区、卫生区、锻炼区,配置了太空厨房和就餐区,以及太空跑台和太空自行车;舱内外均设置无线Wi-Fi网络,通过智能手机、平板电脑,实现智能家居管理、智能物资管理和天地网络通话。此外,通过各类娱乐设备、App等,让航天员“在外出差”也能看球、追剧、听音乐,在工作之余也能放松身心。航天员在太空过上了舒适的现代生活。■航天知识将成为生活常识读+:怎么会想到,用地面住房装修的概念来描述空间站的?郭睿:当时我本人的小家正在装修,看到了逯薇老师的《小家,越住越大》,那本书里面介绍了一些家的设计思路和设计理念,而我当时也在做空间站的一些相关工作,所以找到了两者的契合点。空间站就相当于在太空建一个家,既有硬装也有软装。硬装就是整个的舱体结构,把“毛坯房”建好后还要安排水电气暖;软装就是要针对航天员在里面居住的特性,开展各种各样的设计。基于这一点,想到了整本书的总创意——“天上的家和地上的家”,还请到了逯薇老师给我们的书作序。为什么要把天上的家和地上的家联系起来呢?

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