浙江新闻客户端记者何冬健肖未
载人航天工程空间站工程阶段飞行任务总指挥部决定,“神舟十二号”载人飞船9月17日返回地球。在浙江嘉兴平湖市独山港镇赵家桥村,许多村民早就期待着这个消息,他们对航天员、航天事业,有着一份超乎一般的热情。在这个看似不起眼的地方,藏着一家“国”字号综合性航天科普馆——中国航天科普馆。29年前,因为当地*姑中学的一位乡村女教师,平湖与远在北京的中国运载火箭技术研究院牵了手,一封封信件在他们之间往来。杨利伟、梁思礼等几十位航天人都特意走进乡村校园。这段情谊,促使中国航天科普馆坐落在此。
近日,中国航天科普馆已经开始接待参观群众。且跟着记者的脚步先行一步叹馆,看看里面收藏有哪些宝贝,追索中国航天的前沿科技,畅想中国航天的未来发展。
近观飞天座驾
“神舟五号”搬来现场
提到载人飞船返回舱,相信许多人的记忆会回到年的那个清晨,杨利伟从“神舟五号“返回舱走出,向着国人挥手致意。在此后的无数个夜里,这一幕场景频繁出现在我们的梦乡,一个名叫“太空”的梦想在心田茁壮成长。
而在中国航天科普馆的二楼,经过各方努力,也迎来一位神秘的客人——“神舟五号”返回舱的试验舱。
“它和从太空中归来的返回舱没有太大区别。”中国航天科普馆负责人严彬介绍,在载人飞船上天之前,训练基地中还有一台1:1建造的试验装置,航天员就在里面进行操作训练。
记者从中国运载火箭技术研究院专家口中了解到,载人飞船返回舱大致可以分两种形状:一种是钟形,如同古代寺庙中的撞钟,船身有圆滑的过渡曲线,我们的神舟飞船就是这种样式;另一种是锥体形(或圆台形),美国阿波罗飞船的指令舱,以及大多数新一代载人飞船都采用这种形状。
不过,无论设计成什么样的形状,“下大上小”依然是返回舱最经典的外形。
由于地球引力的存在,航天器想要脱离地面、环绕地球做匀速圆周运动,需要用第一宇宙速度飞行。换句话说,现在在地球轨道上飞行的卫星、空间站以及载人飞船,其最小速度是7.9千米/秒。但是要突破地球的引力束缚,与地球平起平坐,成为围绕太阳转的“卫星”,起码要达到宇宙第二速度,这个数值大约为11.2千米/秒。
利用“下大上小”的形状,飞船上升时,小的一面向上,可以获得更高的升阻比,从而更容易达到既定速度,离开地面。
当飞船返回时,就需要重点考虑怎么在规定时间内把速度降下来。
如果按照第一宇宙速度返回地球表面的,由于重力加速度的影响,返回舱下降速度会越来越快,没有任何一个航天器能够承受如此巨大的冲击。此外,进入大气层时,返回舱速度太快,会因为与空气摩擦产生高温而焚毁。
因此,将它大大的底部朝向前方,可以增大下降阻力,减缓下降速度。这样做的另一个好处是,我们可以最小的面积来设计隔热系统,用最小的代价保护返回舱不在返回大气层时被高温焚毁。
当然,在距地面10千米左右高度,返回舱的回收着陆系统开始工作,先后拉出引导伞、减速伞和主伞,使返回舱的速度缓缓下降,并抛掉防热大底,在距地面1米左右时,启动反推发动机,使返回舱实现软着陆。
为增加着陆的可靠性,返回舱上除装有主降落伞系统外,还装有面积稍小的备份降落伞系统。一旦主降落伞系统出现故障,可在规定高度应急启用,使返回舱安全着陆。
感受“天外”生活
空间站布置得以还原
三个月来,在我们头顶约公里的太空中,三位航天员的出差之旅过得让人格外难忘。
中国航天科普馆在中国空间站展区,向大家展示了一个真实的“天外”生活——拥有敦煌“飞天”元素的航天服、保暖的睡袋、环绕的卫星……让我们在地面走动,就能拥有飞行天上的视觉体验。
俗话说,千事万事,吃饭大事。大家最关心的“太空食谱”是怎么样的呢?
早在今年5月,“天舟2号”货运飞船就将6.8吨快递运到了“天和号”核心舱内,不仅包括余种营养均衡、品种丰富、口感良好、长保质期的航天食品,还将“冰箱”也带上了天,其中太空香粽、竹笋肉丝炒面、五香豆干、红糖糍粑、芝士桂花年糕等二十多个品种都是“浙江造”。
塑封包装的航天食物样品看上去“其貌不扬”,中国运载火箭技术研究院专家表示,航天食品必须是容易储存且保存时间较长,重量轻不给航天器造成过多负担的。在性状方面,最好是固态膏状、无骨、小块且全部可食的,不能有残渣,不能留下太多难以处理的餐余垃圾。
最早的第一代航天食品是牙膏类食品,这类食品便于携带和食用,但味道并不太好;第二代是一口吞食品,因为不能有碎屑、粉末,防止被航天员吸入肺里,或是影响航天器运行;第三代就是脱水和复水食品。如今,航天食品不仅菜品多样,在口味上还走向了私人定制。
“其实航天食品离我们并没有那么遥远,当年开发的‘冷冻脱水蔬菜技术’,我们吃方便面的时候,泡上蔬菜包就能体验。”专家补充说。
吃吃喝喝,必然就有五谷轮回。早期宇航员只能用袋子将粪便装起来。由于处于失重状态,所以粪便不会自己往下掉,这时就只能自己动手了。“阿波罗10号”任务中,还曾出现过粪便在飞船空中漂浮的情况。
即便是现在,航天员在上厕所时仍要通过绑带把自己固定在马桶上,然后再开启马桶上的高压风机,高压风机产生的气流可以把粪便吸入到收集器中,粪便在里面接受干燥、杀菌等一系列处理。而尿液则是与粪便分开收集处理的,尿液同样是被气流输送,处理净化后会被重新送回座舱。
此外,对于航天员来说,“屁”大的事儿可不小。屁中的氢气和甲烷等成分是可燃气体,严重时可引起爆炸。因此很多时候,航天员放屁也需要到厕所里用马桶抽气解决。
触碰行星差异
启迪深空探索之谜
来到三楼,跨过充满科幻感、布满电路花纹的金属大门,声控灯“啪”地亮了起来。七个沙袋用长绳吊着,呈现在眼前。
“这是模仿七大行星引力的科普实验,我们可以通过拉动绳子,亲身感受同一质量的物体在不同行星的重力。”中国运载火箭技术研究院专家说,在地球上重力为10牛顿的物体,到了水星仅有3.7牛顿,到了金星有8.8牛顿,到了火星有3.8牛顿,到了木星有26.4牛顿,到了土星有11.5牛顿,到了天王星有11.7牛顿……
“火星与太阳距离合适,且重力环境适宜人类生存,这就是为什么科幻电影以火星为月球以外人类移民的第一目标。”
在茫茫宇宙中,地球更像是一座渺小的孤岛。如果要冲出地球,我们的飞行器必须飞得足够远,现有距离我们最远的飞行器是“旅行者一号”,距离地球多亿公里。
从年出发到现在,“旅行者号”已经在太空里旅行了44年,包括两艘飞船——“旅行者一号”和“旅行者二号”。它们在土星分道扬镳,一座离开了所有这些行星都绕着太阳转的平面——*道面,往上飞行,一座继续沿着*道面继续探测天王星和海王星。年的8月25日,“旅行者一号”成功地飞出了太阳系,成为第一个离开太阳系的人造物体,现在地球呼叫“旅行者一号”的电波需要飞行20小时以上才能被它接受到。
随着工作年限越来越长,科学家估计“旅行者一号”身上的核电池会在年左右完全耗尽电力,到那时将彻底与地球失去联系,然后独自在宇宙中飞行,大约4万年后抵达临近恒星,这意味着它将成为一个再也无法回头的孤独“旅行者”。
中国在无人深空的探索也越走越远。
近日,我国自主设计研制的火星无人机原理样机预研项目已通过验收。据介绍,这个无人机本质上是一台带有微型多光谱探测成像系统的巡飞无人机,可充当火星车的领航员,实现火星车科学探测效能的倍增。
在“祝融号”火星探测车登录火星百天之后,火星无人机的发明对中国火星探测计划是一个极大的补充。
新华社此前曾报道,中国探月工程总设计师吴伟仁在接受采访时透露,中国深空探测将于年实现“双百”目标:在中华人民共和国成立周年之际,我国航天器将首次飞抵距地个天文单位,也就是抵达亿公里左右的太阳系边际开展科学探测和在轨试验。
面向未来,中国“航天梦”依然任重而道远。