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[分享]160关于科学类问题解答,值得一读


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1神舟系列飞船发射大事记
 
  1999年11月20日,我国第一艘宇宙飞船——“神舟”号在酒泉卫星发射中心由新型长征运载火箭发射升空,次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆。


  “神舟”号飞船发射试验首次采用了在技术厂房对飞船、火箭垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。我国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,也在这次发射试验中首次投入使用。飞船在轨运行期间,多个地面测控站和分布于公海的4艘“远望号”测量船对其进行了跟踪与测控,成功进行了一系列科学试验。


  “神舟”二号飞船于2001年1月10日在酒泉卫星发射中心发射升空,在轨运行7天后成功返回地面。“神舟”二号是我国第一艘正样无人飞船,由轨道舱、返回舱和推进舱组成,飞船技术状态与载人飞船基本一致,并首次进行了微重力环境下的空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验。


  2002年3月25日,酒泉卫星发射中心成功发射“神舟”三号飞船。飞船搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人,能够定量模拟航天员呼吸和血液循环系统中的心跳、血压、耗氧及产生热量等多种太空生活的重要生理活动参数。飞船上安装了逃逸系统,若火箭发射和升空阶段出现意外故障,可确保航天员的生命安全。


  “神舟”三号轨道舱在太空留轨运行了180多天,环绕地球飞行2821圈,成功进行了一系列空间科学实验,在低轨飞行器的轨道衰变规律、陨落分析、燃料最优分配、故障诊断和应急处理等方面的研究取得了重要突破,为将来把我国航天员送上太空打下了坚实的基础。


    北京时间2002年12月30日零时40分,“神舟”四号无人飞船在酒泉卫星发射中心由长征二号F运载火箭发射升空。飞船已按计划进入预定轨道。


    据中国载人航天工程有关负责人介绍,发射前,我国预备航天员曾进入飞船进行了实际体验。
 
2神舟号飞船为什么选在晚上发射
 
    我国的“神舟”号飞船的发射时间基本上都是选择在凌晨和子夜。那么,神舟飞船为什么选择在夜晚发射呢?


    据有关专家介绍,航天发射是一项极其复杂和庞大的系统工程,飞船发射时机的选择要考虑到各种各样可能影响到发射的因素,其中,气象因素往往是最关键最直接的决定性因素。在综合考虑判断的基础上,最终确定下来的一天中的某一个时间段会作为飞船发射的时机,这个时间段被称为“发射窗口”。


    “神舟”号飞船的发射窗口之所以选择在夜晚而不是白天,最重要的原因是便于飞船发射升空时,地面的光学跟踪测量设备易于捕捉到跟踪目标。道理很简单,在漆黑的夜空中,喷射着火焰向太空飞行的载有飞船的火箭非常显眼和突出
 
3神舟号飞船为什么选在冬天发射
 
    我国成功发射的“神舟”号飞船基本上都是在相对较为寒冷的季节发射升空的。那么,“神舟”号飞船为何选在冬季发射?


    原来,航天发射是一项庞大的系统工程,飞船上天后,要由我国的航天测控网对飞船实施测控管理和回收。这个测控网由多个国内测控站、国外测控站和我国的四艘“远望”号远洋航天测量船组成。在对飞船实施测控的过程中,远望一号、二号、四号和三号远洋航天测量船同时分布在太平洋、印度洋和大西洋的指定海域,除了远望一号,其它三艘测量船的任务海域都在纬度相对较高的南半球。那里的海况在南半球的春夏季节要好一些,秋冬季节则极为恶劣,尤其是在冬季,不要说在海上执行航天测控任务,就是正常航行都难保安全。为此,“神舟”号飞船的发射要尽量避免安排在南半球的冬季
 
4飞船最佳发射窗口是怎样确定的
 
    为什么要选择今日零时四十分发射“神舟”四号飞船?飞船发射时间是如何确定的?此间权威专家称,完成飞船飞行使命所允许的发射时间段即载人飞船的发射“窗口”,它可不是随便挑选的,而是根据飞船在轨运行时,太阳光照辐射、飞船姿态控制等要求,建立一个数学模型、输入相关数据,再经过精心计算推导而得出最佳发射时机。


  专家介绍说,选择一个最佳发射“窗口”,必须考虑以下四个方面的因素:


  --要保证飞船的太阳电池帆板有足够电源。飞船发射上天后,要保证各种仪器设备正常工作,需由太阳电池帆板供应充足的电源。太阳电池帆板在太空展开后,有一个起始位置,如果阳光垂直照射在帆板上,就会产生足够的电能;非直射状态下,太阳电池帆板效能就会降低。这就要求飞船在自主运行的七天内,太阳矢量与轨道面夹角在二十度范围以内。


  --要考虑飞船控制系统(GNC)对发射“窗口”的要求。“神舟”四号飞船自主飞行阶段GNC分系统使用三个红外地球敏感器,由于地球温度比较高,安装在飞船上的地球敏感器的红外光线很容易发现并对准地球进行测量,但是如果有太阳光照射到红外镜头或视场,就会产生干扰,导致仪器出现故障。为保证红外地球敏感器的正常测量,需要避开太阳光的辐射影响并选择一个合适的角度。


  --要保证飞船温控适度。飞船在太空运行会受太阳辐射影响,太阳照射面积的大小、角度不同,将使飞船吸收不同程度的热量,要保证飞船内环境温度适宜、保证一定的散热条件,也需要选择一个合适的角度。


  --飞船有一定的姿态要求。飞船入轨后,有效载荷需要对地进行观测,这也需要选择一个合适的角度保证对地观测姿态。


  飞船发射时机要同时满足上述四项要求,保证太阳、地球、飞船三者处于正确合适的位置,难度非常大:因为每一个季节、每一天的气象条件都不一样,可供选择的发射“窗口”极为有限。


  据悉,“神舟”四号飞船发射前,中国载人航天发射场召开指挥部会议,经过认真讨论研究,确定此次最佳发射“窗口”为北京时间今日凌晨的零时四十分
 
5神舟四号飞船返回内幕
 
    中国空间技术研究院主任设计师白明生在央视透露“神舟”四号飞船的着陆内幕。


  景象:返回舱像个火球


  主持人:“神舟”四号飞船的返回着陆过程是怎么样的呢?


  白明生:飞船大致是在100公里左右高的新疆上空开始脱离原来的轨道,进入到大气层。由于飞船返回舱的速度非常快,跟大气产生摩擦,产生很大的热量,返回舱本身看着是一个火球,在地面上肉眼可以看见。大概在10000米左右的高空,飞船的降落伞打开,像飞行员跳伞似的降落到地面上。


  温度:舱外舱内天壤之别


  主持人:飞船进入到大气层,其表面温度可能会达到上千摄氏度。如果飞船里面有航天员的话,可能会是什么样的感受呢?


  白明生:“神舟”四号飞船的返回舱已进行了防热设计,它里外有防热层,可以保证航天员在里面有一个比较舒适的温度,即使舱壁上是最高温度的时候,舱内的温度也仅在30摄氏度左右。


  应变:酒泉还设了副着陆场


  主持人:与前三艘“神舟”号飞船不一样的是,“神舟”四号飞船还有一个副着陆场在酒泉附近,副着陆场起什么作用呢?


  白明生:主着陆场天气比较恶劣的时候,我们就可以提前给飞船发出指令,让它落到副着陆场。降落到主着陆场还是副着陆场?在它制动那一时刻已经决定了。为了保证咱们航天员的安全,我们设立了十几个应急着陆区。此外,我们还在海上、陆上设立若干个应急救生区。


  担心:飞船落到海面咋办


  主持人:飞船有可能会落到海面上,那么航天员能够在返回舱里活多久呢?


  白明生:航天员落到海上以后,如果返回舱不开门,在一个封闭的空间情况下生存时间是24小时。但如果海上风浪比较小的话,航天员可以打开舱门,这样的话,就可以像小船一样,在海里面漂着,也是很安全的。海浪大的时候,可以把舱门关起来,这样可以节省它里面的一些消耗品,这样,生存时间就比较长。返回舱还有通气孔,航天员可根据海浪情况打开或关闭。而“神舟”三号上并没有此通气孔。据透露,此套通气系统主要将在“神五”上人后发挥作用。此外,返回舱本身还会发出无线信号,可以通过接收,知道它落在什么地方。


  自豪:轨道舱我们最先进


  主持人:在“神舟”四号飞船上,有哪些技术是中国领先于世界的?


  白明生:首先说有一个轨道舱,轨道舱在完成载人飞行任务以后,要独立地作为一个卫星,在天上继续工作,可以执行一些对地观测,或者其它预定的任务,这个在国外是没有的。另外一方面,返回舱里面的空间和轨道舱里面的生活空间,比国外同类的飞船都要大一些,让航天员生活得更舒适。从系统上讲,可靠性设计方面,咱们是处于领先地位的。跟国外的同类飞船相比,咱们是更安全,更可靠的
 
6神奇的纳米管
 
  不久前,我国科学家在一种功能材料上创造了一项世界纪录。这就是成功地制造出三毫米长 的超长定向碳纳米管列车,长度列于世界之最。 碳纳米管是一种奇异分子,它是使用一种特殊的化学气相方法,使碳原子形成长链来“生长 ”。出的“超细管子”,细到5万根并排起来才有一根头发丝宽。这种又长又细的分子,人 们 给它取个计量单位“纳米”(百万分之一毫米)的名字,叫“纳米管”。尽管碳纳米管在理论 上可长到几公里而不断,但人们已用多种方法制备的碳纳米管,最长也只有一二百微米。我 国科学家另辟蹊径,创造性地制出了3毫米长的碳纳米管,把长度增加了上万倍。


  碳纳米管有着不可思议的强度与韧性,重量却极轻,导电性极强,兼有金属和半导体的性能 ;把纳米管组合起来,比同体积的钢强度高100倍,重量却只有1/6。

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王琦峰
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