神舟飞船勇探苍穹

神舟飞船勇探苍穹


2023年12月29日发(作者:联想a500手机)

Discovery探索与发现文:微曦 图:海龙漫画:陈佳宜

设计:陈蕾2

2022年6月5日10时44分,或许你正仰望天空,或许你正埋头学习,然而你知道吗?在那一刻,我国神舟十四号载人飞船正搭乘着长征二号F遥十四运载火箭缓缓升空。17时42分,当你走在放学路上,回想着一天的功课时,神舟十四号载人飞船已然成功对接于天和核心舱径向端口。20时50分,当你写完所有的作业准备睡觉时,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲正依次进入天和核心舱……别为错过了这惊心动魄的一天而遗憾,本期,我们为你详细说说神舟号宇航员们一天的旅程。祖国放心,我们一定完成任务!3

神舟十四号的“第一次”尽管在神舟十四号之前,它的“十三哥”已经圆满完成任务,但这次升空依然有许多“新鲜事”。神舟十四号承载了我国航天史上好多“第一次”。首先,这是中国空间站任务转入建造阶段后的第一次载人任务。其次,飞船与空间站在轨运行期间,将第一次迎来其他航天器(问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船)的“访问”。这还不够呢,它将在太空迎来神舟十五号载人飞船,第一次实现两艘载人飞船同时在轨。更厉害的是,神舟十四号载人飞船与神舟十五号载人飞船的宇航员们将同时在轨驻留,轮流在轨工作。想想看,6名中国宇航员齐聚太空,那该有多热闹!空前艰巨的任务神舟十四号宇航员乘组的任务十分艰巨,他们面临的困难绝不比前面任何一艘飞船少。发射成功后,宇航员们将在轨迎来问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船等航天器;进行大小机械臂在轨验证、出舱活动和舱外载荷安装等工作;推动中国空间站完成建造并转入在轨运营。复杂的太空任务对宇航员们的应急能力、故障处置能力要求比以往都要高。在长达6个月的飞行中,宇航员们的工作非常繁复,比如9种组合体构型、5次交会对接、3次分离撤离、2次转位任务……刘洋三和冬陈、哲蔡旭位宇航员4

“最忙三人组”飞船的对接需要精密的计算,完美诠释了什么是“失之毫厘,谬以千里”。保证完成任务!为什么称陈冬、刘洋和蔡旭哲3位航天员是“最忙三人组”呢?这个称谓对于他们而言,可真是名副其实。进入空间站以后,他们来不及休息,首先要变身为“工程师”,对各种设备进行检查,确认整个空间站的状态正常。然后,他们要变身为“快递员”,从货运飞船到载人飞船,将一些设备物品和生存物资进行转移。接着,他们还要变身为“搬运工人”,在实验舱对接完成以后,把位于节点舱的航天服、出舱用的航天服转运到实验舱。最后,他们还要变身为“科学家”,让实验舱里的各项科学仪器开始工作。核心舱和天与船飞对接在飞船中训练设备检查务完成出舱任5

你觉得飞船起飞前,最令人期待的是什么时刻?飞船的“发射窗口”向我们敞开的那一刻!火箭的飞行是笔直轨迹并非的。在夜间“偷偷”发射让我们把时间拨回到2021年10月16日0时23分,神舟十三号载人飞船搭乘长征2F火箭在酒泉发射升空。你可能会想了,为什么大多数火箭总在晚上“偷偷”发射呢?如果在白天发射,不是视野更为清晰,更方便我们拍照发“朋友圈”吗?不,发射火箭的时间有很大的学问,不是想什么时候发射就什么时候发射的。之所以选择晚上,是因为夜晚太阳处在地平线附近,发射场区和火箭飞行路过的天空都比较暗。这样,当火箭升到一定高度之后才会受到阳光照射,和天空背景形成较大反差,便于地面追踪和观测。6等待“发射窗口”2021年6月17号,当神舟十二号飞船搭载着3名航天员从酒泉卫星发射场发射升空,神舟十三号飞船就已经在发射中心处于待发状态了。它在发射基地安静地等待了112天。待到神舟十二号成功返回,10月7日长征2F与神舟十三号组合体被转移至发射塔架上,又等了好几天。神舟飞船到底在等什么呢?告诉你吧,它在等待“发射窗口”。“发射窗口”并不是太空里的一个“天窗”,而是一个“时间窗口”,火箭需要在一个特定的时间范围里发射,才能保证其进入正确轨道,完成使命。

“失之毫厘,谬以千里”,火箭在发射前需要历经多次“瞄准”。“发射窗口”有什么门道?确定“发射窗口”绝非易事。就拿神舟十三号来举例吧,它的任务是把宇航员送到中国空间站上去,需要与空间站交会对接,所以我们得先确定天和核心舱的位置在哪里,找一个与它最接近的时间点发射火箭。当天和核心舱越过酒泉卫星发射场上空时,我们与它的距离最近,“发射窗口”首选是天和核心舱轨道投影线穿过发射场之前的某一个瞬间。空间站大约每1.5小时绕地球飞一圈,它很少有机会恰好穿越发射中心上空。当空间站轨迹偏离发射塔几十千米时,火箭飞行轨道面与空间站运行的轨道面会形成一个夹角,这时候就需要运载火箭和飞船额外消耗燃料,调整飞行轨迹,尽可能消除轨道偏差,否则就会与空间站失之交臂。7

险象环生的出舱你一定很好奇,宇航员为什么要出舱?舱外好玩吗?如果你看过一些科幻电影,想象一下飘浮在浩瀚宇宙中的样子,就会体会到:出舱其实是一件很危险的事情。在失重的宇宙环境下,一不小心,你就会飘向无边无垠的宇宙,再也回不来了;即便宇航员身穿能够抵御外太空极限温度、超强辐射的航天服,也只能维持数十小时,一旦超过时限,后果堪虞;更不用说遭遇太空垃圾突袭等各种意外了。因此,出舱任务绝不是闹着玩的,宇航员冒着生命危险出舱,有时是为了检查航天器状态,有时是为了给摄像机安装支架,有时是为了组合机械臂……比如给摄像机安装支架这件事,在发射阶段,延伸支架的长度超过了整流罩的限制,因此无法提前调试抬升,所以才需要宇航员手动操作。没有经过调试抬升的摄像机视野受限,给它安装一个长度在20厘米左右的延伸支架就可以大幅度提升全景相机的拍摄视角和清晰度,更全面地捕捉和记录太空之美。我是脚限位器,用来固定宇航员的双脚,保证他们的安全,让他们可以解放“双脚”,完成更多、更复杂的太空任务。向里开的舱门如果你足够细心,就会发现中国宇航员的出舱口舱门是朝里开的。设计人员是不是一不小心搞错了方向?当然不是。在宇航员的活动区域内,门一般都是向里开。这是因为飞行器的内外存在一定的气压差,舱内气压大,舱外气压小。如果门向外开,宇航员开舱的一瞬间,很可能一下子被吸入茫茫宇宙中……宇航员完成出舱任务。8

神奇的“飞天”航天服神舟飞船的航天服有什么神奇之处?我们知道,在宇宙空间中,宇航员面临着真空环境、宇宙射线和超过200摄氏度的温差,而中国航天服的多层设计可以保障宇航员们在严酷的环境下安全作业。这么说吧,它简直相当于一个微型的载人航天器!航天服上的关键功能区都设有冗余备份模块,如果在执行任务中,航天服出现意外故障,备份区就会启动工作,确保宇航员的生命安全。头盔

照明灯面罩电控台包括照明、数码管控、机械压力表等9个开关。气液组合插座,用轨道舱舱载气源为航天员供气。背包内部集成了氧气瓶、净化装置、水升华器、液路系统等,可为宇航员提供至少6小时的生命安全保障。手掌部分为灰色的橡胶颗粒。电脐带与轨道舱内部设备连接,一是用于宇航员之间的通信,二是作为安全系绳的备份。2根安全系绳与轨道舱外的把手相连,内有弹簧,可承受1吨的拉力。气液控制台集成了供氧、液温调节等多个阀门。总重量:120千克造价:约3000万人民币9

这么好的太空酒店,我也想住一晚!太空“豪华标间”太空旅行是非常消耗精力的,宇航员必须有个很好的休息环境,不然睡眼蒙眬的,什么也干不好。为了让宇航员们睡个好觉,天和核心舱的舱内活动空间提升至110立方米,相当于你家的三室一厅啦!除此之外,考虑到清洁、如厕等我们在地球上习以为常、在太空中却“极度奢侈”的需求,设计师将核心舱分为生活区和工作区。生活区内有独立的睡眠区、卫生区、锻炼区,还配有太空厨房及就餐区,一些区域甚至还配备了Wi-Fi和 “全屋智能家居”。宇航员通过手持终端就能控制灯光,切换多种模式。如此豪华的“太空标间”,让辛勤工作的宇航员的舒适度和幸福感大大提升。各式各样的航天食品来自太空的祝福2012年6月23日,神舟九号宇航员景海鹏、刘旺和刘洋在太空中向10地球发来了端午祝福;2013年6月11日,神舟十号航天员聂海胜、张晓

光、王亚平也同样发来了端午祝福;

2022年1月31日,农历除夕,举国喜迎春节来临的时刻,全国人民收到了一份来自太空的“大红包”——神舟十三号宇航员在遥远的太空向祖国和人民送上的新春祝福。3位航天员在距离地球400千米的“中国宫”里一样要过年,并且,他们早有安排,出发的时候就带足了猪肉白菜、鲅鱼和黄花菜3种馅的饺子。我们被他们彻彻底底地馋到了!神舟十四号的宇航员们也会在400千米以外的天宫空间站欢度佳节。不一样的时差在太空中,宇航员每隔90分钟就会看到一次日出和一次日落,所以自然光不再是他们的生物钟信号了。在地球上,人类的生物钟受到太阳东升西落的影响。天亮的时候,大脑会传递一种精神递质让人保持清醒;天黑后,其他的神经递质则让大脑选择慢速运转,从而获得休息。想在太空中有规律地睡眠,需要按照地球时间,设置“遮光”和“开灯”功能。中国空间站每90分钟就会每绕一圈绕地球一就会看到圈,一次日出日落。11

和太空碎片的斗法秘诀:小的扛,大的躲!太空碎片来袭!在太空中,可能会遇到太空碎片或其他航天器。面对复杂的太空环境,飞船会进行碰撞预警,并采取相应的措施进行规避。2021年11月15日,近地轨道实施了一次反卫星试验,编号为宇宙-1408的卫星被分12解成超过1500块可观测碎片,除此之外,还可能产生数十万块微小碎片。它们像一片乌压压的黑云,向近地轨道袭来。神舟十三号飞船对此,适时地搞了一回“紧急撤离演练”。退一万步说,即便空间站不幸被撞破,宇航员们也有解决办法。首先,通过遍布空间站的感知系统第一时间确定撞击位置;然后,宇航员会通过手持检漏仪对泄漏区域进行排查;最后确定泄漏位置,用一种类似膏药的舱体补漏胶贴上去进

行修补。可别小瞧了这块“狗皮膏药”,用它来封堵8~20毫米直径的漏洞完全没有问题!宇宙“天气灾害”和地球一样,宇宙空间也有“狂风暴雨”。不同的是,宇宙里的“风”其实是高速运动的等离子体流;而宇宙空间里的“雨”,则由带电粒子组成,不是地球上云雾中凝结成的小水滴。然而,这些对于空间站来说,都不算什么,提到对空间站造成伤害的“罪魁祸首”,还得是太阳。太阳发出的紫外辐射、X射线等高能电磁辐射,严重起来甚至会导致航天器直接陨落。太空“天气预报”新闻节目播放的时候,常常会插播一段天气预报,为我们预报全国天气以及各地区气温变化。但是,你可能没听说过,地球以外的太空区域也有天气预报,它被称为“空间天气预报”。

“空间天气预报”对于宇航员的作用可不小。它可以预报太空中的高能辐射,比如太阳风,让宇航员及早做好预防措施。太阳喷出的粒子流形成的太阳风,会引起地球磁场的变化。一些航天器在磁场影响下,运行姿态会发生偏转,导致其运动方向、运行角度也发生改变。地球周围有很多的碎片,它们来自废弃的卫星和火箭残骸。宇宙飞船的“大号创可贴”。

科学家们根据对多次航天任务,发现近半数故障和异常事件都与太阳有关。13

对接“天宫”不简单神舟十四号与空间站交会对接成功后,宇航员从飞船进入空间站,并非像我们走进家门一样简单。稳稳停靠后,宇航员首先要打开神舟十四号飞船返回舱的舱门,来到飞船轨道舱的舱门前。此时,轨道舱的前端主动对接机构和核心舱的被动对接机构之间会形成一条直径约80厘米、长约1米的通道,这就是宇航员进入空间站的“门廊”。在这里,宇航员有足够的空间取出“钥匙”,打开通往核心舱的双重保险门。2013年6月20日,宇航员王亚平在聂海胜、张晓光的协助下,进行了首次太空授课。全国6000余万中小学生观看了授课直播,大家都很期待第二次太空授课。时隔8年,2021年12月9日,神舟十三号乘组翟志刚、王亚平、叶光富在空间站再次进行了太空授课。2022年,神舟十四号飞船乘组将首次在问天舱进行太空授课。天舟货运飞船问天实验舱在这里,宇航员可以开展各种太空科学实验和技术测试。同时,它也为宇航员提供一部分工作、生活空间以及紧急避难所。问天实验室承载着核心舱一部分关键职能,必要时也可以执行整个空间站的管理和控制指令。14

天和核心舱空间站的管理和控制中心,它是宇航员主要的生活和工作场所。爸爸还没有见过比地球小的恒星呢……爸爸,你能摘一颗星星回来吗?梦天实验舱除了具备问天实验舱的全部功能,它还有一个货物专用气闸舱,在宇航员和机械臂的辅助下,支持货物、载荷自动进出舱。巡天光学舱空间站建造完成后,地面会单独发射一个几十吨的光学舱,与空间站保持共轨飞行。它可以进行高分辨率观测,以便开展天体物理和天文学研究,并且可以与空间站对接,进行推进剂补给或设备维护。15神舟载人飞船


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