“微型载人航天器”如何护航太空漫步?听航天员谈“人在太空”!

2021-12-27 10:20:53 文章来源:网络

航天员乘组执行出舱任务时,身着的是我国自主研制的“飞天”舱外航天服。舱外航天服就是一个微型的载人航天器,它除了要在外太空环境中保护航天员的安全外,还要兼顾穿着的舒适**和航天员空间行走和空间作业的便利**,“飞天”舱外航天服究竟**含了哪些新的功能?能支持多**的出舱时间?航天员穿着它作业是否舒适?

中**天员科研训练中心航天服工程室主任 航天员系统副总设计师 张万欣:我们这套**是二代的舱外航天服,它从功能上还是相当于一个微型的载人航天器。它**上面就是一个头盔,整个一个面窗实际上是四层的结构,两层是压力面窗,中间是充氮,它可以起到隔热和防结雾的作用。外层是防护面窗,作业过程中难免会有磕碰,可能会划伤防护面窗,影响视野,所以防护面窗是在轨可更换的。外层滤光面窗,航天员可根据阳照区和阴影区来放下和打开,相当于太阳镜,防止光线射入眼睛。

航天员离开空间站进入太空,面临200多度的温差、空间辐射等一系列考验,而飞天舱外航天服有多层设计,实现了真空防护、高低温防护和辐射防护。

中**天员科研训练中心航天服工程室主任 航天员系统副总设计师 张万欣:每个**的每个关键功能都有冗余备份。一旦主份失效,备份可以继续工作,保障航天员的安全。我们每套**生产研制出来之后要做很多实验,凡是有可能穿这套**的人都要来试穿。整个上肢是根据人的关节来设置的。

新**飞天舱外航天服无论是原材料,设计,还是确定实验方案、验证总结再改进,都是自主研发。相比于神舟七号翟志刚的出舱舱外服,它的安全可靠**更高,支持舱外活动的时间更**,穿在身上也更加舒适。

中**天员科研训练中心航天服工程室主任 航天员系统副总设计师 张万欣:经过改进提升,关节的小型化之后,它可以满足了一个一米六到一米八的人穿着使用。适体**越好,它的活动**能才能保障,穿着它就工作起来更轻松。

此外,飞天舱外航天服可以调节适应每位航天员的体型。虽然重达130公斤,但穿脱起来极其方便快捷。

中**天员科研训练中心航天服工程室主任 航天员系统副总设计师 张万欣:穿五分钟,脱五分钟,这个都是有计时的。一般情况下,受试人员**括航天员都用不了(五分钟),也就在三分钟左右。所有产品,就是所有那个就是金属产品,在经过拓扑设计,能把它镂空的都镂空了,因为它的功能决定了它就只能是这么重。所有其他的产品我们都是要求越轻越好,因为大家知道上行一克,那个产品的重量就等于一克黄金的价值,所以尽量把它做轻。

2021年7月4日,神舟十二号乘组航天员刘伯明、汤洪波完成了**空间站的首次航天员出舱活动。这次出舱活动,刘伯明站在机械臂上,汤洪波舱外爬行,两人先后抵达作业点并完成舱外作业,指令长聂海胜在舱内支持配合。空间站出舱活动,航天员身着舱外航天服进入太空,这是一个什么样的神奇过程,航天员经历了什么样的体验,他们是如何分工合作完成太空行走和舱外作业的?

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航天员 刘伯明:这次我当了一个太空导游,太阳照到地球的时候,地球色**斑斓晶莹剔透,那种**也真是很难用语言来形容。我想把我看到的分享给亿万国人,让他们欣赏外太空的**。我们不单纯为了目前这一点点实验,更是为后续一系列发展,为了我们**的强大作准备。

记者:你刚露出头来,**次人从出舱口出来的时候,你看到外面你心里是什么感受?

航天员 汤洪波:特别漂亮特别**,一个是很宁静的那种感觉,什么声音都没有。另外一个就是很**就像科幻大片那种感觉,置身于一个只有平常电影里面才能看到的、很科幻的场景里面。刚开始在地面准备的时候想的时候会有一丝那种没底的、害怕的感觉,但是上天以后完全忘了,就被那种**景给震撼到了。

记者:你**次爬行的经验是什么样的?

航天员汤洪波:控制姿态,因为靠两只手抓着它会有点摆,有时候就要把这只手松开去当一个杠杆去顶着前面或者是顶着后面,不然的话控制不住。因为前面神七的那一次出舱时间也是比较短的,大家都没有在舱壁上爬过这么长时间,刚开始也是尝试着摸索着,就像小孩学走路一样,舱壁上有很多设备,也害怕碰坏了设备。还有一个就是舱外航天服是软的,就怕万一碰到**的东西,扎坏了衣服,漏气了那就很危险。

记者:你和飞行器之间就是一根绳是吧?

航天员 汤洪波:绳子挂着。我们有两个挂钩可以挂在舱壁上,保证人跟空间站是连接的,刚开始出去的时候,是两只手攥得很紧的,很担心很紧张的。但是后来就习惯了,我甚至到后来就把绳子挂在舱壁上,特意把双手松开,体验那种感觉。

记者:出舱这是一个非常重大的任务,为什么您作为指令长没有**次出舱?

航天员 聂海胜:我要在舱里做支持、做指挥,在舱里还要操作其他的设备,**重要的还有一个机械臂,机械臂也是**次,操作起来也挺难的。

记者:那就是说我们能够看到的是航天员站在这个机械臂上,但是看不到的是您在里面对机械臂的操作。

航天员 聂海胜:对,需要往哪个方向运动的话我就在里边可以操作,机械臂运行的时候对安全**要求也很高,它可能会和周边这些舱体可能会产生碰撞,它有七个关节,转的话可以大范围地转,离舱壁很近,转一个地方可能牵扯到其他的地方。机械臂在运行过程当中我会看机械臂和舱壁周围这些关系,有没有干涉、碰撞的风险。

记者:这是自动还是手动的?

航天员 聂海胜:大范围转移是自动的,但是我发现有问题离得近的话肯定得紧急制动,到末端的时候**后**确操作的时候就手动,一旦有情况的话要及时进行暂停。

航天员 刘伯明:地面和天上,训练和执行任务实际执行任务是不一样的,天地差异很大,地面做得很成功到天上也不敢确认。失重带来的影响可能在地面模拟不到。

来源:扬子晚报

造价约100亿**元的世界**大太空望远镜、哈勃望远镜继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于**国东部时间12月25日7时20分(北京时间12月25日20时20分)搭乘阿丽亚娜航天公司阿丽亚娜5号火箭从法属圭亚那库鲁发射升空,前往距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点绕太阳运行,持续观测宇宙。

按计划,韦伯望远镜与阿丽亚娜火箭分离后,太阳能阵列将在几分钟**署,利用阳光发电。它将经历6个月的调试,**括展开镜片、遮阳板和其他较小的系统,韦伯的工作温度在-223°C以下,因此还要降温并校准。试运行阶段后将发布首批图像,常规科学操作也将启动。

如果一切顺利,詹姆斯·韦伯太空望远镜将是世界上首屈一指的空间科学天文台,用于解决太阳系谜团,观测其他恒星周围的遥远世界,探索宇宙的神秘结构和起源,以及我们在其中的位置。

韦伯望远镜项目于上世纪90年代启动,这台造型奇特的望远镜由18面可展开的镀金六边形镜片组成,涂了48.25克黄金。主镜直径6.5米,是31岁“高龄”的哈勃太空望远镜的2.7倍。

由于对红外波长做了优化,韦伯望远镜有更长的波长覆盖,灵敏度也大大提高,可以补充和扩展哈勃望远镜的发现。

韦伯的主要目标之一是探测宇宙中**早一批恒星的形成。但它到底能看多远?NASA曾对这一问题作出回应:宇宙已有138亿年历史,而**批星系发出的光已经传播了136亿年。

这意味着,韦伯望远镜或许能观测到那时候宇宙的“模样”。

18面镀金六边形镜片组成,工作温度-223°C以下

韦伯望远镜造型奇特,由18面可展开的镀金六边形镜片组成。之所以镀金是为了优化望远镜对红外线的反射。NASA说,韦伯望远镜涂了48.25克黄金,相当于一个高尔夫球的质量。实际上,黄金镀层之上还涂了一层薄薄的非晶态SiO2来保护黄金。

望远镜的主镜直径6.5米,是哈勃太空望远镜的2.7倍,聚光能力更强,视场更大。但韦伯的质量约6500千克,只有哈勃望远镜质量的一半多一点。

韦伯望远镜发射后任务寿命不少于5年半,目标是拥有超过10年的寿命。其配置的科学仪器有近红外相机(NIRCam)、近红外光谱仪(NIRSpec)、中红外仪器(MIRI)、**准制导传感器/近红外成像和无缝摄谱仪(FGS-NIRISS),这些仪器将捕捉天体的图像和光谱。

由于对红外波长进行了优化,韦伯望远镜有更长的波长覆盖,灵敏度也大大提高,可以补充和扩展哈勃望远镜的发现。尽管哈勃也有红外观测能力,但它主要用光学和紫外波长来观测宇宙。

宇宙在不断膨胀,那些早期恒星和星系正在快速远离我们,产生红移效应:它们发射的光都已经转移到了波长较长的红外线波段。

这使得韦伯望远镜能接收这些早期星系发射的红外光,回溯更遥远的时间,找到在早期宇宙中形成的**批星系,也可以观测今天恒星和行星系形成的尘埃云**,研究恒星和行星的形成。这是因为刚刚形成的恒星和行星隐藏在吸收可见光的尘埃茧后面,但红外光可以穿透并揭示里面的情况。

韦伯望远镜将在距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点(太阳和地球之间的引力平衡点)绕太阳运行。比起在570公里轨道高度绕地球运行的哈勃望远镜,它需要保持极低的工作温度、稳定的指向和更高的观测效率。

由于韦伯主要观测来自遥远天体的红外光,而红外线是一种热辐射,就连望远镜也会发出红外线。为了避免来自望远镜的辐射淹没非常微弱的天文信号,望远镜和仪器温度必须极低。

这时候遮阳板就派上用场了。韦伯望远镜的五层可展开遮阳板长22米,宽12米,有一个网球场那么大。在日地拉格朗日L2点这个特殊的位置,遮阳板能一直阻挡来自太阳、地球和月球的光线,这里寒冷而稳定的温度能让韦伯望远镜开展非常灵敏的红外观测。

NASA介绍,实际上,韦伯的工作温度在-223°C以下,而其中的中红外仪器(MIRI)更是要使用制冷系统,在-266° C的温度下工作。

造价百亿**元,探索宇宙的神秘结构和起源

1990年发射升空的哈勃太空望远镜已经观测宇宙30多年,远远超出了它的原定退役年限。

作为哈勃的继任者,韦伯望远镜项目于上世纪90年代启动,原名“下**太空望远镜”,后来为了纪念领导阿波罗登月计划的NASA第二任局长詹姆斯·E·韦伯(James E. Webb)而更名为詹姆斯·韦伯太空望远镜。

1995年,由天文物学家们组成的委员会向当时的NASA执行长丹尼尔·戈丁提交了一份关于这个继任望远镜的设计建议,立马引起了戈丁的兴趣。

但当时戈丁在科研方面致力于推行“更快、更好、更廉价”的改革,对望远镜的设计进行了一系列具有风险的变动,直到1999年NASA接连损失广角红外探测望远镜、火星气候轨道器和火星极地着陆者,韦伯望远镜才**传统设计,但这也导致它的预算突破10亿**元。

来自各个**、各个机构的科学家们纷纷参与这个项目,不断增加韦伯望远镜的复杂**。它也成了**国天文学界2001年制定的“十年计划”重头戏,当时天文学家们毫不怀疑韦伯望远镜的如期竣工。但现实却是惨遭“打脸”。

2010年,《自然》将韦伯望远镜比喻为“The telescope that ate astronomy(吃掉天文学的望远镜)”。20多年间,韦伯望远镜也确实如“饕餮”般源源不断地吞噬**国天文学的经费和资源,从一开始的5亿到10亿一路飙升到了88亿**元,如今造价约100亿**元,是NASA历史上**复杂、**昂贵的天文项目。

发射时间也一再跳**,有计划过2011年发射,后来改到2014年,之后又推迟到2019年,到今年也是几经推迟。由于一再延迟发射,它被戏称为“鸽王”。不过NASA主管科学的副局长Thomas Zurbuchen表示,“当你搞一座价值100亿**元的望远镜时,保守点是**重要的。”

如今,这台由NASA、欧洲航天局和加拿大航天局共同研发的世界**大太空望远镜漂洋过海5800英里(约9334公里),从法属圭亚那库鲁发射升空,踏上距离地球150万公里的旅程,耗时约1个月才能抵达目的地。

韦伯望远镜承担了四大科学目标:寻找大****后形成的**批星系或恒星;确定星系从形成到现在是如何演化的;观测恒星和行星系统的形成;测量行星系的物理和化学**质,并研究这些系统中存在生命的可能**。

但它到底能看多远?NASA曾对这一问题作出回应:宇宙已有138亿年历史,而**批星系发出的光已经传播了136亿年。

这意味着,韦伯望远镜或许能观测到那时候宇宙的“模样”。(本文来自澎湃**,更多原创资讯请下载“澎湃**”APP)

来源:澎湃**

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