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專家:神十任務將是建空間站必要技術

發佈時間:2013年06月12日 02:58 | 進入復興論壇 | 來源:京華時報

  原標題:神十任務將是建空間站必要技術

  ▲宇航員在國際空間站上為人們表演首個來自太空的音樂節目。

  神舟十號飛船發射圓滿成功,意味著從這一刻起,我國載人航天的重點將由載人飛船轉向建造空間實驗室和未來空間站。神十成為通向我國未來空間站計劃的重要里程碑。現有空間站是什麼樣的?我國未來的空間站又是什麼樣子?本報逐一為您揭秘。

  京華時報記者 張然

  □揭秘

  中國未來空間站2015年建造

  長期有人照料的空間站

  根據我國載人航天“三步走”的發展戰略,第一步,掌握載人航天技術,使我國成為世界上第三個能夠獨立研製、成功發射和順利回收載人航天器的國家。

  第二步,突破航天員出艙活動與飛行器空間交會對接的關鍵技術,實施空間實驗室工程。

  第三步,2015年以後建造20噸級的空間站,解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。

  神舟十號任務還處於第二步當中。據介紹,現在交會對接任務如此重,因為它是將來空間站建造必須掌握的技術。因為沒有任何一個火箭可以一次性把空間站打上去,即使能行,效率也不高,未來空間站的多個艙都是在在軌組裝基礎上完成建造的。

  根據規劃,中國空間站工程將在2020年前後完成組建、建造。

  廢氣廢液要循環利用減少地面供給

  載人航天工程總設計師周建平此前接受採訪時介紹,空間站是一個很複雜的航天器,我國現在初步的計劃,空間站有三個艙段,要運行十年的壽命,技術上的挑戰相當大。

  空間站需要有效地補給,代價非常高,因此需要採用再生的方式,追求最高效的可循環的途徑。比如人在生活過程中産生的廢氣、廢液都要能夠處理,循環利用,儘量減少地面補給。

  周建平坦言,有很多的技術,是我們過去從來沒有做過的,現在還不掌握的。所以在空間站之前還會有空間實驗室階段,用來驗證這些技術。

  據介紹,驗證了這些關鍵技術以後,我國會首先發射空間站的核心艙,所謂核心艙,它能夠提供空間站的控制、供電,包括環境控制、生命保障,數據管理等等。作為控制中樞來管理整個空間站。然後再相繼發射兩個實驗艙,這三個艙是20噸級的艙,在太空近地軌道上對這三個艙進行對接組裝,最後構成一個丁字形、T字形的空間站。

  空間站建成以後,一方面是具有航天大國或者強國的象徵性意義,另一方面,從經濟上、整個科學研究上也要賦予其獨特的性能,使其物有所值。

  據介紹,空間站建成後,駐站人員的交替、實驗設備的更換和所需物資包括生活用品的供給,都將由神舟號系列飛船承擔。

  飛船升空後將與空間站上的專設裝置進行對接,實現站船聯袂飛行。待完成任務後,飛船能夠脫離空間站單獨返回地面。

  由於每組駐站航天員只能搭乘運送自己進站的飛船脫離空間站,站上又不能斷人,即必須等到下一組航天員進站完成工作交接後方能離站,所以站上至少要設置兩個飛船對接口,始終有1艘飛船與空間站聯體飛行。

  □揭秘國際空間站

  運動

  高爾夫球在大氣層燃盡

  1971年,在阿波羅14號任務期間,美國宇航員艾倫·謝潑德就曾在月球打過高爾夫球。他是美宇航局培養的美國第一批宇航員(共七人)。謝潑德的第一桿沒有成功,但在第二次嘗試中擊到了球。他當時向地面任務控制中心報告稱,他擊出的球飛了“很遠、很遠”。

  35年以後,俄羅斯宇航員米哈伊爾·秋林在一次太空表演中,將一個高爾夫球從國際空間站擊出。身著笨重的宇航服,秋林無法用雙手並攏握球桿。出於安全考慮,這次使用的高爾夫球重約3克,平時在地面上使用的高爾夫球則重約45克。高爾夫球沒有像在地面上一樣放在球座上,而是用金屬絲網包住,以避免球在失重狀態下自行飄移。同時,秋林把一隻腳固定在架子上。隨著秋林太空一擊,高爾夫球將穿越太空,最終進入地球大氣層,在與大氣的劇烈摩擦中燃盡。就此計算,這一桿把球打出何止千里。

  奇遇

  宇航員一天過15次新年

  當2000年12月31日午夜時分一過,世人便迎接新世紀的來臨。在一般情況下,這種倒數跨年體驗,僅此一次。不過,遠在國際空間站(ISS)的3名宇航員,卻得以穿越時空,在新年到來前夕,當天要進行多達15次的倒數跨年。

  俄羅斯太空總署署長柯波德夫介紹説,由於ISS會在24小時內橫跨地球的國際日期變更線達16次之多,因此理論上站上的宇航員可進行15次跨世紀倒數,而且還會有14次從21世紀再跨回20世紀的特殊體驗。

  空間站怕被太空垃圾撞擊

  2009年3月國際空間站遭受太空垃圾威脅,站內3名宇航員不得不按指令在逃生艙中短暫躲避。太空垃圾專家馬克·馬特尼説,這塊垃圾大約長13厘米。

  即使是很小的碎片也能給國際空間站造成重創,會使空間站失壓。國際空間站有一套“避撞”程序,當這一程序監測到有太空飛行物接近空間站並有可能發生碰撞時,就會指示空間站啟動發動機改變運行位置,躲避碰撞。

  在空間站遭撞後失壓情況下,宇航員需要關閉空間站和逃生艙之間的艙門,以便在需要時使逃生艙和空間站迅速脫離,3名宇航員當時已做好關閉艙門準備。宇航員在飛船中躲了大約10分鐘後,警報解除。他們從飛船窗戶向外望,什麼都沒看見。

  太空垃圾主要包括廢棄的衛星及探測器、運載火箭末級的碎片和宇航員意外丟失的物品等。專家估計,尺寸在1厘米到10厘米間的太空垃圾大約有30萬個,而尺寸更小的太空垃圾則不可勝數。國際空間站為防止發生碰撞,曾8次採取躲避措施。

  驚險

  保健

  臥床實驗預防骨質疏鬆

  在現實的太空飛行中,如何抑制“太空人”因骨質丟失而産生的骨質疏鬆問題,是40多年來困擾航天醫學界的大難題。

  重力作用影響著自然界中的一切物體,其任何微小的波動及變化都會顯著影響生物體的健康與功能。在人類“飛天”夢實現的同時,航天員的身體也不得不面對由於環境急劇改變而帶來的困難與挑戰,其中,骨質丟失最為普遍。

  根據國外資料,航天員在太空每停留一個月,會丟失骨質的0.5%,而不論飛行時間長短,骨質脫鈣的行為總在不斷進行,不會終止。一項調查表明,國際空間站工作人員的骨骼關鍵部位,平均每月骨質丟失量是地面上絕經後婦女月丟失量的10倍。

  在相關研究中,“臥床實驗”是個保健的方法。美國科學家組織志願者以頭低位6度臥床84天,其中22人堅持到最後。依照國際空間站的鍛鍊模式,科學家使志願者的機械鍛鍊與其部分保持一致,但加入新調整方案,最終被調整人員的髖關節骨質丟失量顯著減少。

  如廁

  太空廁所將尿液濾成飲用水

  2007年7月3日,美國國家航空航天局(NASA)斥資1900萬美元為國際空間站美國艙段購置一套俄羅斯制廁所繫統。此前,國際空間站的美國宇航員要上廁所都要到俄羅斯那邊去上。這個廁所的造價聽上去有點貴,但綜合考慮,這比自己造一個廁所便宜多了。

  這個廁所配備綁腿固定套,以幫助航天員固定位置。該系統採用複雜的方式將排泄物匯集到一塊,然後排放到化糞池,它採用了三個過濾步驟凈化液體,使所有污水進入並轉化為純凈飲用水。這套新廁所設備的優勢是將宇航員的尿轉化成飲用水,不再像之前的廁所繫統那樣把小便向宇宙空間排放。據稱,這個裝置每年將會節約用水7噸。

  機械故障致航天器外挂“尿柱”

  在1984年的一次太空探索中,發現號航天器的廢水通風系統失靈,導致航天器外形成一個非常大的尿液冰柱。意識到冰柱會在返航時破裂,並損壞航天器上的隔熱層,宇航員只得用飛船機器臂將其打碎。航天器的隔熱層保住了,但宇航員不得不關閉尿液收集系統。這場危機雖然得以避免,但宇航員們在這個6天任務的剩餘時間裏,再也沒有廁所可用。

責任編輯:劉志勇

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