建一座中国自己的空间站

来源 :科学大众(中学) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ghtianli
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  向太空进军
  这里,大气压不到地面上的千万分之一甚至千亿分之一,从四面八方袭来的高能粒子可以轻易损伤人体。这里还游荡着大量高速运动的微流星和太空碎片,一个直径约0.5毫米的碎片就足以产生子弹一样的威力。这里危机重重,但幸运的是,你依然有机会生存下去,因为在这里即将建起一座庞大的堡垒——中国“天宫”空间站。
  2021年4月29日,伴随着“长征五号B”运载火箭(“长征五号B”与俄罗斯“质子-M”,美国“猎鹰-9号”“德尔塔IV”,欧洲“阿丽亚娜-5”等火箭的运载能力相当,这项技术的成熟,使得中国大型运载火箭的技术进入世界第一梯队)的发射升空,中国空间站“天和”核心舱成功进入预定轨道。中国“天宫”空间站的在轨组装建造工作,宣告全面展开。在今明两年,中国预计通过11次航天发射,完成空间站的建设。届时,中国航天员将常驻太空。
  “长征五号”以其粗大的外形特点使它获得了“胖5”的称号。中国现役火箭里面,像“长征二号”“长征三号”系列,还有“长征七号”系列,都是3.35米直径的,而“长征五号”的直径是5米,最大起飞质量达到800余吨,最大起飞推力是1000余吨,是现役体形最大、力量最强的一型火箭。以“长征五号”运载火箭为基础改进研制而成的“长征五号B”,外观尺寸还要更“矮胖”一点。矮是因为它采用了一级半构型,也就是芯一级 助推器 整流罩,高度为53.7米,而两级半构型(芯一级 助推器 芯二级 整流罩)的“长征五号”高度为57米。此外,“长征五号B”的整流罩长度达20.5米,是最大的整流罩。整流罩就是火箭顶端的那一层外壳,使航天器在发射过程中得以避开剧烈的空气摩擦带来的高温。整流罩的尺寸越大,就越能装载更大的航天器。这两型火箭虽然同属“长征五号”系列,但它们在设计、用途等方面都有很多不同。
  未来,这座空间站的总重将达到180吨,相当于150辆小汽车在高度400千米的轨道上绕地球飞行。我们为什么要建空间站?它和之前的“天宫一号”“天宫二号”有什么区别?这真的是一件值得去做的事情吗?
  1966年,我国就启动了载人飞船的论证。但那时搭载许多中国人梦想的还不是大名鼎鼎的神舟飞船,而是“曙光一号”。然而,从开始论证到项目下马,“曙光一号”仅仅经历了短暂的9年就成了历史。因为载人航天需要的不仅仅是一艘飞船,还有航天员、飞船应用、运载火箭、发射场、测控通信、着陆场等共计7大系统的支持。其实,早在1961年,苏联就成功将航天员送入了太空。即便到了1969年,美国“阿波罗11号”代表人类第一次登上月球,中国人连自己的人造卫星都尚未发射成功。当时,摆在中国科学家面前的只有一条路,就是追赶。直到1975年,一枚特殊的卫星发射成功。尽管很多人没有听过它的名字,但是它为中国航天事业埋下了重要的伏笔——这就是“尖兵一号”,一枚可以返回地面的人造卫星。
  稳扎稳打“三步走”
  1992年,中国载人航天工程正式拉开序幕,确定了稳扎稳打“三步走”的战略:第一步,载人飞船安全往返;第二步,航天员出舱、飞行器交会对接,发射空间实验室并进行短期驻留;第三步,建成中国自己的空间站,实现长期驻留。此后,正是在“尖兵”系列返回式卫星的技术基础上,神舟一到七号飞船相继发射成功。依次实现了单人单天、多人多天载人飞行以及航天员的出舱活动,中国人终于第一次从太空视角俯瞰我们古老而脆弱的家园。而此时,距离1992年已经过去了16载岁月。伴随着经济的迅速崛起,中国航天终于告别节衣缩食的日子,进入高歌猛进的年代。即便2011年美国国会禁止了NASA与中国政府间的所有科学活动与技术交流,但不到半年后,中国的第一座空间实验室依然成功进入太空——这就是“天宫一号”。
  “天宫一号”成功与神舟飞船完成了自动、手动等各种方式的对接,让我国继美国、俄罗斯后成为世界上第三个完整掌握空间交会对接技术的国家。
  然而,这座空间实验室却无法让航天员长期停留,因为它唯一的端口只能对接载人飞船,难以进行物资和推进剂的补给。于是,光荣而艰巨的使命交到了“天宫二号”手里。除了停靠载人飞船,它还能对接货运飞船完成补给,航天员的单次停留时间也跃升到了30天以上,成功实现中期驻留。而与之对接的货运飞船,由货运舱和推进舱组成,去程可运输重达6.5吨的物资设备,携带重达2吨的推进剂,为空间站空中加油;回程则可运回6吨重的废弃物,运输效率堪称世界前列,是名副其实的天空之舟。
  近地轨道空间站诞生于20世纪70年代,是美、苏太空竞赛的产物。由于空间站必须满足人员常驻的条件,所以无论是建造还是维护,都需要大笔资金。所以在冷战结束后,美、俄等国通过合作共同建造国际空间站,并分担空间站的费用。
  五十年的坚持
  此次发射的地点位于海南文昌,这里有着中国最靠近赤道的发射场,这也是文昌航天发射场选址的主要原因之一。由于地球自转是自西向东的,如果在赤道向东发射火箭,还没有起飞就已经获得了和赤道一样的自转线速度,极大地节省了火箭的能耗。如此一来,文昌发射场的纬度为19°N,相比酒泉、太原、西昌都更节省燃料,也更适合重型运载火箭。
  中国航天白手起家,历时50多年,终于一步一个脚印地完成载人航天技术的全面验证。一个更加完整、更加全面、更加先进的“天宫”空间站,与我们仅差一步之遥。这座空间站以“天和”核心舱为中心,后端对接货运飞船,前端设置节点舱,并通过机械臂在节点舱的左右两侧对接“梦天”与“问天”两座实验舱。而节点舱的前端和底部可连接载人飞船,顶部则用于航天员出舱,最终如同搭积木一样,形成一个“T”字形结构。这座空间站外部由铝合金缓冲屏和各类纤维填充,进行层层保护,以消减撞击物带来的损伤。而它内部的氧气、二氧化碳、饮用水、尿液和推进剂之间更能实现循环转化,为航天员提供安全长期的生存环境。
  “天宮”空间站尽管最大质量还不到国际空间站的一半,但拥有更高的空间利用效率和供电效率,更创新性地与一座搭载空间望远镜的“巡天号”光学舱共轨飞行。这座口径达2米的望远镜,不仅拥有媲美哈勃望远镜的分辨率,更有超过哈勃望远镜300倍的视野范围,既能巡天,又能查地,与空间站的组合也方便了后期的维护和修理。更重要的是,这座空间站将面向联合国所有会员国开放合作,通过增加1个核心舱、2个实验舱,最终扩展为一个庞大的“干”字结构。如果国际空间站停止运行,中国“天宫”将成为太空中唯一运行的空间站,人类的载人航天也将正式进入“天宫”时代。
  它真的值得一建吗
  有这样的问题不难理解,毕竟我们总觉得航天距离我们过于遥远,但你很难想象脚上穿的气垫运动鞋、喝的果珍、平时用的微波炉、随处可见的条形码,甚至能救人一命的ICU,最早都来自载人航天技术的转化。而太空中那些危险的真空、辐射、微重力环境,对材料提纯、金属冶炼、制药育种等科学研究,更是极其难得的实验条件。正如美国在“阿波罗”计划实施的11年间,用大约250亿美元的投入,带动了医药、能源、通信、材料、计算机,以及消费品等各个领域,高达几千亿美元的民用市场。根据2016年的数据,中国平均每向航天领域投入1元钱,就能在广大的市场中获得相当7元的产出。
  人类建设空间站的目的,就是能做一些在地球上做不了的事情。虽然地球引力可以让我们脚踏实地,磁场和大气层可以让我们免受宇宙辐射威胁。但这种保护,某种意义上也是阻碍。正如俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基说过:“地球是人类的摇篮,但是人类不能永远生活在摇篮里。”
其他文献
“百围之木,始于勾萌;万里之途,起于跬步.”成功从来都不是一蹴而就的,都要从最初的一步走起.从嘉兴南湖上的一条小船到承载着14亿人民希望的巍巍巨轮,如今的中国共产党在经
期刊
干手器主要由箱体、电机、叶轮、风道、加热和感应控制电路等组成,采用变容式自动感应开关电路控制电热元件和电机.由于人体是导电体,当手接近干手器的风口时,手与风口处感应
期刊
千年运河孕育璀璨文脉rn在今天的扬州城北,静立着一座唐代风格的现代建筑,这是为一个外国人修建的纪念堂.在堂院的一角,有一座“中韩建交十五周年”的纪念石碑.据说,每年都会
期刊
触摸屏是计算机输入技术的又一创新,只要用手指在上面轻轻点几下,就能够完成信息输入和发号施令,十分方便。触摸屏上的触摸点都对应着一个“功能开关”,手指接触到这个开关区域,相应的功能程序便会立刻启动,执行预设的一系列命令。触摸屏技术的关键是测量出触摸点的准确位置(即坐标),以表面声波触摸屏为例,它在左上角、右下角分别配有水平方向和垂直方向的超声波发射器,右上角配备了两个相应的超声波接收器。触摸屏工作期
期刊
从隐藏在现代人基因组内的“幽灵”尼安德特人的遗传真面目到人猿难辨的南非纳莱迪人,从中国陕北沙漠里的石峁古城真容初现到火山灰下的庞贝城新壁画光泽闪动,从“幽冥号”探险船残骸上岸到秘鲁神秘宗教献祭留下的儿童尸骨……  最近,美国的《考古》杂志评选出了过去十年间业内的十大里程碑式发现。  尼安德特人的基因组  在大约3万年前走向灭绝的尼安德特人不仅算是智人的近亲,更通过数万年前的杂交将基因留存在我们体内
期刊
栏目特约主持  付昌义  南京工业大学副教授,全球华语科幻星云奖组委会成员,江苏省科普作家协会理事兼科幻专委会主任,中国科普作家协会科学文艺专委会委员,多年从事科幻教学和研究。  上期回顾:我终于见到了一个人类,他叫李扬,他乘坐飞船而来,是这次地球任务的飞行官。他告诉我很多事,但又给我带来更多的困惑。他的这次地球任务,似乎从一开始就笼罩着一层神秘的面纱。  离开飞船前,我看到NES-3的工作区显示
期刊
积跬步以至千里rn从小学开始,朱墨严家的书架上就开始不断添加很多书,从《可怕的科学》到《博物》,从《明朝那些事儿》到《平凡的世界》,从唐诗宋词到金庸全集.刚开始,读完一
期刊
“我向党组织递交了一份入党申请书,只因疫情面前党员冲锋在前,我也想担负起这份使命,履行一名党员的责任与担当。…不计报酬,不论生死!”“召之即来,來之能战,战之必胜!”“随时听从命令,绝不退缩!”一封封来自各地相关单位、组织的请战书,犹如最响亮的战斗号角,吹响了对新冠疫情的战“疫”冲锋。面对汹涌来袭的疫情,各行各业的共产党员牢记入党誓言,主动请缨,让党旗在疫情防控的战场上高高飘扬!  党组织积极靠前
期刊
从羊膜动物开始rn故事从大约3.12亿年前,也就是古生代的石炭纪晚期开始.那时,羊膜动物出现了.与鱼类和两栖动物在水中产卵不同,羊膜动物采用了一种新的生殖方式,它们产下外部
期刊
“创客就是把你的想法变成现实。”老师在第一节课上说的这句话引起了我对创客极大的兴趣,因此我毫不犹豫地加入了学校的创客社团。回顾加入社团的一个学期,我不禁感慨万千:创客生活既丰富多彩,也充满了酸甜苦辣。  甜,甜在构思作品的有趣。无数干奇百怪、天马行空的想法在脑海中浮现出来,组成一个个具体的图形,然后我把这些想法通过新学的软件转化为电子图像,一个个作品的雏形就这样诞生了!这是以前从没有过的体验,自己
期刊