天宮二號圓滿升空 這裡面有多少「黑科技」?
「10、9、8……3、2、1,點火!」伴隨著轟天巨響,一團熊熊火焰之上,長征二號F火箭承載著中國航天事業的使命奔向太空。中秋的夜空之上,除了一輪明月,還有一簇耀眼的火紅。
隨後,經過一級、二級助推器逐漸分離,升入太空的是牽動著全國人民心的天宮二號空間實驗室,歷經585秒之後,太陽帆板終於從摺疊狀態緩緩展開,中國酒泉衛星發射中心指揮大廳內響起掌聲。太陽帆板是在太空中取得電能的重要工具,它的展開意味著天宮二號空間實驗室發射成功,這也是中國第一個真正意義上的太空實驗室。
「 天宮二號長啥樣? 」
說起天宮二號,很多人一定會記起這與四年前發射的天宮一號外形完全一樣,都由一個資源艙和一個實驗艙組成。全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽翼展寬約18.4米,重8.6噸,設計在軌壽命2年。具備支持2名航天員在軌工作、生活30天的能力。
資源艙作為後勤保障系統,是整個空間實驗室的電力系統和推進器,為飛行器的飛行姿態調整提供動力;而實驗艙就是航天員的工作空間和生活空間了,整個艙的空間體積為40立方米,大約15立方米的有效活動空間,相當於一個7平方米大的房間,在這個小房間里,航天員將在這裡完成多項空間實驗。
「 我國第一個真正意義上的太空實驗室 」
「天宮二號」在完成發射之後,它將在太空完成三大任務——航天員中期駐留;推進劑在軌補加;在軌維修技術試驗。
根據計劃,今年10月,中國將發射「神舟十一號」載人飛船,屆時「神舟十一號」將搭乘兩名航天員與「天宮二號」空間實驗室進行對接,進行30天的航天員中期駐留試驗;明年,「長征七號」火箭將發射天舟一號貨運飛船,與「天宮二號」進行對接,進行推進劑在軌補加等空間站建造運營關鍵技術的驗證。
這次,「天宮二號」上將開展14項空間科學與應用項目,是載人航天曆次任務中應用項目最多的一次。涉及微重力基礎物理,空間材料科學,空間生命科學等八大領域。
「貼心設計 方便航天員太空生活 」
在一個失重的環境中生活30天,並不是一件容易的事。為此,「天宮二號」在內部增加了很多貼心的設計,更加方便航天員的工作和生活。
1、首次使用可展開的多功能小平台。航天員可以在上面寫字、吃飯、做科學實驗,生活工作兩不誤。
2、通信方面為航天員配備了藍牙耳機和藍牙音響。
3、用地板取代了地毯。
4、艙內燈光採用米黃色色調,亮度可手動調節,並為每個航天員安裝了床前燈。
「天宮二號」增加了多功能小平台的設計
事實上,30天的太空駐留不僅是對航天員本身的考驗,也是對我國載人航天技術全新的挑戰。如何長時間提供適合人生活的環境,如何長時間提供包括水在內的物資供給,都將在「天宮二號」任務中得到驗證。
「「天宮二號」上那些「不明覺厲」的實驗」
「天宮二號」空間實驗室將開展十四項空間科學和應用實驗。不僅如此,與實驗有關的各種設備可謂是既富科幻色彩,又不失使用價值。例如「空間冷原子鐘」,光是聽一聽名字就覺得很厲害了…
追求極度精準的量天尺
中科院上海光機所研製的「空間冷原子鐘」搭載「天宮二號」發射升空,將成為國際上首台在軌運行並開展科學實驗的「空間冷原子鐘」,同時也是目前在空間運行的最高精度的原子鐘。
「空間冷原子鐘」將激光冷卻技術和空間微重力環境結合,有望實現10^-16量級的超高精度(約3000萬年誤差1秒),將目前人類在太空中的時間計量精度提高1~2個數量級。
百變金剛
開展大Prandtl數液橋熱毛細對流穩定性相關問題的研究,研究在空間微重力環境下熱毛細對流的失穩機理問題,拓展流體力學的認知領域,取得具有國際先進水平的研究成果。突破並掌握微重力環境下的液橋建橋、液面保持和失穩重建等空間實驗關鍵技術,進一步提升我國微重力流體科學的空間實驗能力和技術水平。
系列英雄材料
該平台此次的任務時研究半導體光電子材料、金屬合金及亞穩材料、納米以及複合材料等製備基理,揭示在地面重力環境下難以獲知的材料物理化學過程的規律。預期可獲得高質量的空間材料樣品,作為模型材料的結構、功能、工藝參數等方面獲得有價值的科學研究成果。
天宮之爐
即將上天的這個爐子就是工程人員歷經三年多的攻關,專門研製的一套綜合材料實驗裝置(簡稱「實驗裝置」)。
這套實驗裝置由「材料實驗爐」(簡稱「爐子」)、「材料電控箱」和「材料樣品工具袋」三個單機構成。整個裝置共約27.6kg重,最大功耗不到200W(而一般電水壺的功率也要1000~1800W),相當於2個100W白熾燈,卻能實現真空環境下最高950℃的爐膛溫度,是不是令人驚嘆?
海之情
「天宮二號」三維成像微波高度計是國際上第一次實現寬刈幅海面高度測量並能進行三維成像的微波高度計。它採用小角度、高精度干涉測量技術,能精確獲得海面的干涉條紋信息,進而獲得三維海面形態,再經過複雜的定標最終獲得寬刈幅範圍內的海平面高度測量。
天宮守護者
「天宮二號」伴隨衛星是一顆微納衛星,是「天宮二號」試驗任務的一部分。伴隨衛星由上海微小衛星工程中心研製,採用了小型化,輕量化,高功能密度的設計。「天宮二號」伴隨衛星搭載多個試驗載荷,並具備較強的變軌能力,具備了開展空間任務的靈活性與機動性。
「天宮二號」伴隨衛星將在在軌任務期間開展對空間組合體的飛越觀測等試驗,為主航天器的技術試驗提供支持,並拓展空間技術應用。
偏愛伽瑪暴的小蜜蜂
「天極」望遠鏡的主要科學目標是探測研究遙遠宇宙中突然發生的伽瑪射線暴現象,並在國際上首次對伽瑪暴的偏振性質實現高精度、系統性地測量,從而深入地研究恆星演化、黑洞形成以及伽瑪暴爆發的物理機制,為更好地理解極端天體物理環境下產生的這種宇宙中最劇烈的爆發現象做出重要貢獻。
天之情與氣之情
空間環境分系統(全稱:空間環境監測及物理探測分系統)主要用於實時監測「天宮二號」軌道上的輻射環境和大氣環境,實現艙外16個方向的電子、質子等帶電粒子的強度和能譜監測,以及軌道大氣密度、成分及其時空變化與空間環境污染效應監測等。
現代迷你太空溫室
隨著人類空間活動的深入開展,人類需要飛出地球,在地外空間長期生活和工作。綠色植物可為人類和動物提供必需的食物和氧氣。
在「天宮二號」空間實驗室中將開展兩種代表性的植物——擬南芥和水稻的培養實驗,著重探索在太空環境中如何控制植物開花結種的技術與方法,為建立保障人類長期空間生存所必需的生命生態支持系統奠定基礎。中國科學院上海技術物理研究所提供的高等植物培養箱具備在軌培養單元和樣品返回單元,能夠為植物生長提供必需的水分供給以及光照、溫度控制,具備實時可見光圖像和熒光圖像獲取功能,構成了現代的迷你太空溫室,為研究植物在太空的生長發育提供支持。
天宮裡的尖端「數碼相機」
作為太空實驗室里的尖端「數碼相機」,寬波段成像光譜儀擁有相當深厚的「內力」。相機被安裝在太空實驗室對地觀測面的「肚子」上,有了它,「天宮二號」可謂擁有了「火眼金睛」的本領,看海洋,看大氣,樣樣精通。
天機不可泄露
研製「天宮二號」載荷「量子密鑰分配試驗空間終端」。通過高精度自動跟瞄(ATP)系統與量子密鑰分配地面終端配合,在地面站與目標飛行器之間建立起量子信道,並在此基礎上進行空-地量子密鑰分配試驗。目標為實現世界上首個基於載人航天空間平台的空-地量子密鑰分配演示實驗。為載人航天的空地間量子保密通信,以及未來的實用化天地一體廣域量子保密通信網路建設打下基礎。
(來源:中國企業家雜誌綜合新華網、人民網、中國經濟網、央視新聞)
(責編:tibet)
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