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筑造天宫、探火逐日!中国航天还有多少惊喜?

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出品|网易新闻

导语:筑造天宫、探火逐日......两千年前,诗人屈原将浪漫写入宇宙,仰望苍穹发出天问;而今中国航天用科技筑梦太空,千年求索拥抱星辰。


5月10日,搭载“天舟四号”货运飞船的“长征七号”遥五运载火箭在文昌发射场发射升空,前往“天宫”空间站,是中国空间站进入建造阶段后的首发飞船。


20多年前,中国申请加入国际空间站被拒之门外;20多年后的今天,我们自己的空间站已迎来新阶段第一艘飞船。中国人的航天梦,一直是一部不认输的抗争史。近一年以来,中国航天都在哪些领域不断圆梦?

空间站技术

曾被踢出“国际空间站”的国家逆袭了


文昌龙楼镇海滩,万人观看长征五号B发射

前面提到,天宫空间站的建成与中国被国际空间站拒绝不无关联,但为什么中国一定要进入空间站呢?

产生这样的疑问并不奇怪,毕竟我们总觉得航天技术离自己的生活太过遥远,殊不知小到脱水蔬菜、海绵床垫、随处可见的条形码,大到救人性命的ICU、烟雾探测器等等,最早都脱胎于航天技术的转化。而太空中独特的失重、真空、辐射环境更是为制药育种、材料提纯等科研领域提供了极其难得的实验条件。

如果说神舟飞船是一辆轿车,天宫一号、天宫二号就像是一室一厅的房子,而空间站则是三室两厅还带储藏间的“豪宅”,能够为宇航员提供更长期稳定的生活和工作环境。


天宫空间站组成部分示意图

2021年4月29日,搭载天宫空间站天和核心舱的长征五号B运载火箭成功发射,标志着中国空间站在轨组装建造全面展开。2021年6月,天和核心舱迎来首批客人——神舟十二号载人飞船将宇航员聂海胜、刘伯明、汤洪波送入空间站。这是空间站建造阶段的首次载人飞行任务。


神州十二号载人飞船返回舱成功着陆

同年10月,神舟十三号飞船上包含首位女性的三位航天员入驻中国空间站,并于今年4月16日圆满结束“太空出差”,创下了国航天员连续在轨飞行时长新纪录,至此中国空间站关键技术验证阶段任务完成,即将转入在轨组装建造阶段。


神州十三号着陆现场五星红旗迎风飘扬

然而空间站的技术寿命也是有限的,国际空间站就预计于2030年左右退役,届时中国“天宫”将成为地球轨道上唯一的空间站。但中国并没有选择垄断,外交部明确表示,“发展航天技术是人类共同的事业,中国空间站也将向所有联合国会员国开放。”

探火技术

祝融号点燃火星探测的火种

2021年5月15日,中国首个火星探测器天问一号成功着陆。22日,天问一号任务火星车“祝融号”安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始了巡视探测。


由火星车前避障相机拍摄的着陆影像

祝融号火星车的设计寿命是90个火星日(92个地球日),8月15日它已圆满完成既定巡视探测任务,并“加班”至今进行拓展任务。

经过上亿公里的漫漫星际旅行,又在环境恶劣的火星表面工作绝不是一件简单的事情:沙尘暴、尘埃堆积、昼夜温差极大(白天温度可达27℃以上,夜间温度可达零下133℃)......难以预估的环境是阻碍火星车工作的主要困难。


天问一号拍摄的火星北半球高纬度地区风沙活动情况

尤其是沙尘暴威胁,从1960年前苏联发射首个火星探测器至今,成功着陆者一直寥寥,其中苏联“火星3号”、美国“机遇号”都是因为沙尘影响而损毁。

祝融号采用4片蝴蝶状砷化镓构成的太阳能面板,面板表面有一层特殊的防尘涂层,可提高抗灰尘能力。如果灰尘积累到一定程度,还可以通过太阳能翅膀的轻微振动抖落灰尘。

根据祝融号今年3月24日最新传回的“自拍”对比,可以看出火星车表面已积累了一层沙尘,太阳翼的发电效率受到一定影响,但能源状态尚足以支持火星车继续行驶并开展探测。


当前,祝融号火星车所在区域已进入冬季。根据测算,当地正午最高温度已降至-20℃,夜间环境温度低至-100℃以下,加上沙尘天气会致使光照强度进一步减弱。近期,工程团队正采取转动太阳翼调整光照角度、减少每天工作项目和时长,来帮助祝融号实现能源平衡、顺利过冬。

探日技术

开启探日时代,目标不止星辰大海

2021年10月14日,中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”成功发射。探日时代来了!


羲和号太阳探测科学技术试验卫星

我们为什么需要探测太阳?

人们常说太阳是地球的生命之源,因为太阳物理的研究和观测水平直接关系到空间天气预测预报的能力,而空间天气的预测预报又关系到航空、航天卫星通信与导航、国家安全等重要方面。迄今为止,全世界已发射了70多颗太阳观测卫星,主要集中在美国、俄罗斯、日本等国家,如果没有自主观测数据系统一定程度可能造成“卡脖子”的问题。

同时,太阳对地球的影响无处不在,其中以太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射对地球电磁环境影响最为显著,探测太阳活动有助于降低或规避对地球的不利影响。

羲和号的全名是“太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星”,主要科学载荷为太阳空间望远镜,将在国际首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测。太阳的Hα谱线是光子与氢原子相互作用后,电子能级跃迁产生的谱线,是太阳暴发时响应最强烈的一个谱线,能够直接反映暴发的特征。在地球上进行探测时,这个数据是不连续、不稳定的。而通过卫星则可以进行高分辨率的观测和成像。


羲和号可以较好地通过两种不同的方式观测太阳:一是白光连续谱成像,可以获得全日面像;二是光谱扫描成像,通过每次约46秒的扫描,可获得4600多条光谱,每条光谱都可以被复原成一张日面像。对其进行数据分析,可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化,研究其动力学过程和物理机制。

结语:

天宫遨游、祝融探火、羲和逐日,比星空更浪漫的是永不停止探索的步伐:2022年中国航天计划安排40 余次宇航发射任务、将完成载人航天6次重大任务,同时探月工程四期任务已经批复,中国重型火箭、新一代载人火箭也正在研制,一代代敢做梦的航天人正用坚实的步伐将梦想不断化作现实。

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