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神舟又双叒叕上天了!但你一定不知道这9大太空科技

神舟又双叒叕上天了!但你一定不知道这9大太空科技
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2016-10-17 14:41   -Aa +Aa

10月17日7时30分31秒409毫秒,神舟十一号载人飞船在酒泉基地,由长征二号F运载火箭成功发射送入预定轨道,将很快与天宫二号交会对接。搭载神舟十一号飞船的景海鹏和陈冬两名航天员将在轨工作、生活33天,这将创造中国载人航天在轨飞行时间的新纪录。按计划,舟十一号飞船入轨之后,将与天宫二号太空实验室进行对接组成组合体,两名航天员将在天宫二号内完成系列在轨试验和科学实验。


说实话,航天员“上天”总是牵动着亿万国人的心(感觉总不如在地上安全),万一神舟十一号与地面失联,航天员怎么办?会不会发生电影《火星救援》情节中类似的事情呢?如果小伙伴们这么想,就多虑了。


中国航天科技集团公司五院表示,为了进一步保障航天员的安全,提升飞船自主运行的能力,飞船系统设计了在轨自主应急返回的救生方案。在载人交会对接中,由于任务的需要,神舟十一号飞船要频繁变轨,以往实行的地面计算落点的方式可以为航天员安全返回提供帮助。一旦飞船与地面失去联系,导致地面指挥系统无法为飞船计算准确的落点,飞船将启动自主应急返回系统。届时,由中国航天科技集团公司五院西安分院研制的仪表控制器应用软件将为保障航天员的安全再加一道重要的砝码。它可以进行轨道预报,并通过神经网络计算落点的控制参数,寻找落点的优选方案,进而实现飞船的自主应急返回。


另外,中国航天科技集团公司五院研发的总体部热控分系统为飞船设计了神奇的“外衣”,就像我们人类的衣服一样,天冷时能保暖,太阳照射时能防晒,同时衣服还能够隔离灰尘、雾霾等有害因素对皮肤的伤害。载人飞船由轨道舱、返回舱和推进舱这三个舱段构成。轨道舱是航天员生活和工作的主要空间,安装在轨道舱内的设备发热量不大。


轨道舱的外衣由多层隔热材料组件构成,厚度约为2厘米。它能够高效的隔离空间环境与轨道舱舱壁之间的换热量,极大的减少舱体表面的漏热,同时降低轨道外热流剧烈变化对舱体温度的影响。在多层隔热组件的外表面,还有一层华丽的复合膜,它的功能是要提高飞船对轨道原子氧等粒子的防护能力。


返回舱承担着将航天员安全带回地面的重要使命,需要耐受返回过程中穿越地球大气层时的高温烧蚀环境,所以返回舱外衣的里层是厚厚的划分成网格状的防烧蚀材料,在外表面再喷涂特殊设计的有机热控涂层,不仅提高外热流吸收能力还能降低红外辐射能力,为保证在轨期间的返回舱温度条件提供有力支持。


推进舱是非密封的舱段,里面密集的布置了多种设备,主动流体回路的散热辐射器也安装在推进舱,因此推进舱对散热的要求很高。首先,在推进舱的舱体结构上设计了一圈浅绿色的有机涂层散热面;其次,舱体上安装的辐射器外表面则选用了纯白色的热控涂层,这身清爽的“散热衣”,都能极大的提高辐射散热能力。而在推进舱的底部,安装的是大推力的发动机,为有效抑制发动机点火后的高温对推进舱内的影响,这一区域也设计了多层隔热材料,但与轨道舱不同之处在于它是高温多层隔热材料,能够隔离的最高温达900℃,它被称为“高温隔热衣”。


这些都从外部为宇航员提供了安全舒适的飞行环境。有了这些保护措施,宇航员的安全问题一定程度上得以保障。但“太空之旅”是个复杂而神奇的事情,因为其中还有太多的“未知”……

不为人知的太空科技

一、居住

在NASA的约翰逊航天中心,机组人员在人类探索研究模拟项目(HERA)中为长航时深空任务训练。HERA是模拟深空环境的独立的环境。两层的居住舱由生活区、工作区、卫生区和模拟气闸舱组成。在这些居住舱中,为了模拟未来任务中的封闭环境,测试对象要实施操作任务,完成有效载荷目标和一起生活14天(很快被延长至60天)。最近,宇航员已经使用该设施用于模拟ISS任务。这些研究在人为因素,行为健康和对策方面提供了有价值的数据,用来帮助NASA进一步了解怎样实施深空操作。

二、植物农场

今天,在近地轨道,生菜是太空中供给最充足的农作物。在国际空间站中,Veggie是一个有效的新鲜食物生产系统。使用红、蓝、绿光,Veggie帮助植物生长在一个枕头类似物里,它是一个拥有基质和肥料以及微孔表面的小袋子,用来由宇航员收割食物。2014年,宇航员使用这个系统种出了红生菜,标志着这个太空种植系统首次成功。这是太空农业的巨大一步,而NASA正在扩大种植的数量和种类用来满足未来火星宇航员的营养需求。

三、水再生

在国际空间站上,一滴汗、泪甚至是尿都不会浪费。环境控制和生命支持系统无处不在地对水进行再生和循环,包括尿液,洗手水,漱口水以及其他来源。通过水再生系统(WRS),水被回收,过滤,准备再次使用。在太空中,液体会带来一些棘手问题。WRS和相关系统必须能够考虑到在微重力环境下液体不同寻常的行为。WRS系统处理尿液时必须使用蒸馏离心机,因为气体和液体不会像地球上那样分开。


NASA一直在研发新的水再生技术。这类研究正在引领一次性多层滤床(去除无机和非挥发性有机污染物的过滤器)成为一个更长久的系统组件。咸水再生系统可以再生尿液蒸馏后的“底层液”中的每一滴水。对于未来的人类探索任务,宇航员们将减少其对用水和零件的地球补给的依赖。这个系统背后的技术已经为地球上的偏远地区和自然灾害地区提供清洁的饮用水。

四、氧气制造
食物、水、庇护所是三个在地球生存的要素。其实还有第四个我们很少想到的要素,因为它可以随意的获取:氧气。在国际空间站上,宇航员拥有氧气制造系统。这个系统可以循环处理航天器中的空气并高效稳定的供应可呼吸的空气。这个系统通过电解反应生产氧气,把水分子分解成氧分子和氢原子。氧气被释放进空气中,氢气被排进太空或输入Sabatier系统。这个系统利用空间站的大气的剩余副产品来生产水。通过一个高效利用水和氧气的闭环系统可以让氧气制造保持在稳定水平。

五、星球车

在今天的地球上,NASA正致力于让“多任务空间探索车”(MMSEV)能够面对多种环境。MMSEV已经被用于NASA的模拟任务,用来帮助解决一些机构已经意识到的问题,甚至是揭露一些可能被隐藏的问题。下图为MMSEV火星车。
该技术的多用途性足以在未来支持小行星,火星及其卫星等探索任务。MMSEV还能帮助解决探索范围、快速进出、辐射防护等问题。一些版本的火星车有6个可机动的轮胎,如果一个轮胎损坏,火星车可以把它升起然后继续行驶。

六、离子推进
离子推进是将氩气或者氙气电离并以200000英里/小时的高速喷出。飞船起初由一个像微风一样的很小的力推动,但是在不断加速数年之后,飞船可以获得非常高的速度。离子推进技术也允许飞船多次变轨,然后进入更遥远的世界。

这个技术允许类似于NASA的Dawn 船的现在飞船能用很少的燃料去执行一些疯狂的任务。Dawn飞船已经完成超过五年的持续加速,总加速达到25000英里/小时。这比其他飞船的推进系统要厉害的多。沿着这条路,它已经完成了人类对谷神星和灶神星的第一次观测。
七、太阳能板
在国际空间站,4个太阳能列阵能够提供84-120千瓦的电力,这些能量足够40个家庭使用。空间站并不需要满功率使用,然而万一出现事故,能量冗余有助于减少事故的风险。自从2000年以来,太阳能系统一直为空间站提供能源,并安全稳定的运行。

NASA研制的Orion飞船将带人类飞向比以往更远的地方,它也是使用太阳能阵列作为未来任务的能量来源。它的阵列板可以在阳光下获取能源的同时给锂离子电池充电。假如Orion飞船在月球的背面,没有阳光的位置,电池也能为飞船运行提供足够的能源。
八、放射性热电发电机

在超过四十年的时间里,NASA已经安全的使用放射性热电发电机(RTG)为二十多个太空任务提供电力来源。其中包括阿波罗登月任务。好奇号火星车和未来2020火星任务的火星车中将使用下一代升级版的发电机。

RTG是一种太空电池,它利用钚-238放射性衰变过程中释放的热量发电。好奇号上的RTG产生大约110瓦甚至更少的的功率,差不多比灯泡的平均功率高一些。RTG主要是放出α射线,只能在空气中穿透几英尺,不能穿透衣物和人类皮肤。只有当它非破碎成非常细小的粒子或蒸发,并被人体吸入或摄入的时候才可能对人体健康造成影响。产生出的同位素是以陶瓷形式存在,且不溶于液体,所以不可能被误吸和误吞。

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