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小時(shí)候，我們在動(dòng)畫(huà)片里看到了太空船。
長(cháng)大以后，我們從科普片里了解外國的宇宙飛船。
今天，我們希望用這篇文章告訴你中國自己的載人飛船--“神舟”五號的秘密，解開(kāi)這個(gè)目前中國最熱門(mén)機器的三個(gè)問(wèn)號。
為什么艙內四季如春？
載人航天器從起飛到返回地面的整個(gè)過(guò)程中，都會(huì )經(jīng)歷十分嚴峻的冷熱環(huán)境，不斷遭受太陽(yáng)光的強烈輻射，地球及其他天體的陽(yáng)光反照，紅外輻射以及空間高能粒子輻射，微流星撞擊等空間環(huán)境的綜合作用，處于一種高低溫度急劇變化的環(huán)境中。
“神舟”五號與所有載人航天器一樣都要進(jìn)行嚴格的熱設計，以保證航天員生活在一個(gè)舒適的艙內溫度環(huán)境，使航天員處于最佳的工作狀態(tài)，并為艙內儀器設備的運轉提供正常環(huán)境。一般來(lái)講，載人航天器的溫度保持在20攝氏度左右較為適宜，“神舟”五號艙內設計溫度為17攝氏度，真正讓航天員有如坐春風(fēng)的感覺(jué)。
那么，“神舟”五號是如何做到這一點(diǎn)的呢？首先在密封艙的外壁設置有一個(gè)特殊的隔熱層，這個(gè)隔熱層的作用是降低外部熱流和內部向外漏熱的波動(dòng)對艙內大氣的影響，減少艙體結構的內外溫差。其次，“神舟”五號飛船還設有被動(dòng)溫控和主動(dòng)散熱兩套熱控制系統，前者主要有空間輻射散熱器、隔熱層以及外表面的涂層等；后者主要包括艙內通風(fēng)系統，各種流體傳熱、散熱回路、各種散熱器和流體傳輸泵。此外，飛船還設有一些輔助散熱系統，在熱負荷達到最大值，系統不能正常滿(mǎn)足散熱要求時(shí)使用，確保密封艙內在任何時(shí)刻都能保持春天般的溫度。
為什么白天發(fā)射？
用運載火箭發(fā)射航天器，不是任何時(shí)候都可以進(jìn)行的，有年份、月份、日期和時(shí)刻的選擇。比如，哈雷彗星以76年為周期回歸，哈雷彗星探測器應選在彗星回自太陽(yáng)的幾個(gè)連續年份中發(fā)射；有些航天器必須在某日內某個(gè)時(shí)刻到另一個(gè)時(shí)刻內發(fā)射，這個(gè)時(shí)間段被稱(chēng)為“發(fā)射窗口”。
對于“神舟”飛船來(lái)說(shuō)，選擇一個(gè)最佳“發(fā)射窗口”，必須考慮4個(gè)方面的因素：第一，要保證飛船的太陽(yáng)電池帆板有足夠電源。飛船發(fā)射上天后，要保證各種儀器設備正常工作，需由太陽(yáng)電池帆板供應充足的電源。太陽(yáng)電池帆板在太空展開(kāi)后，有一個(gè)起始位置，如果陽(yáng)光垂直照射在帆板上，就會(huì )產(chǎn)生足夠的電能；非直射狀態(tài)下，太陽(yáng)電池帆板效能就會(huì )降低；第二，要考慮飛船控制系統對發(fā)射窗口的要求�！吧裰邸憋w船自主飛行階段飛船控制系統使用紅外地球敏感器，由于地球溫度比較高，安裝在飛船上的地球敏感器的紅外光線(xiàn)很容易發(fā)現并對準地球進(jìn)行測量，但是如果有太陽(yáng)光照射到紅外鏡頭或視場(chǎng)，就會(huì )產(chǎn)生干擾，導致儀器出現故障。為保證紅外地球敏感器的正常測量，需要避開(kāi)太陽(yáng)光的輻射影響并選擇一個(gè)合適的角度；第三，要保證飛船溫控適度。飛船在太空運行會(huì )受太陽(yáng)輻射影響，太陽(yáng)照射面積的大小、角度不同，將使飛船吸收不同程度的熱量，要保證飛船內環(huán)境溫度適宜、保證一定的散熱條件，也需要選擇一個(gè)合適的角度；第四，飛船有一定的姿態(tài)要求。飛船入軌后，有效載荷需要對地進(jìn)行觀(guān)測，這也需要選擇一個(gè)合適的角度保證對地觀(guān)測姿態(tài)。
飛船發(fā)射時(shí)機要同時(shí)滿(mǎn)足上述4項要求，保證太陽(yáng)、地球、飛船三者處于正確合適的位置，難度非常大。因為每一個(gè)季節、每一天的氣象條件都不一樣，可供選擇的“發(fā)射窗口”極為有限。
“神舟”五號的“發(fā)射窗口”選擇在白天，除了考慮上述4個(gè)因素外，主要是考慮白天溫度有利于發(fā)射人員工作，也易于在意外情況發(fā)生時(shí)，充分保障航天員的人身安全。這個(gè)時(shí)間可不是隨便挑選的，而是專(zhuān)家們根據飛船在軌運行時(shí)，太陽(yáng)光照輻射、飛船姿態(tài)控制等要求，建立了一個(gè)數學(xué)模型、輸入相關(guān)數據，再經(jīng)過(guò)精心計算推導而得出的。
為什么不怕“太空黑客”？
看來(lái)寂寥的宇宙空間其實(shí)并非“凈土”：太空不僅有許多自由存在的石塊，砂粒，人類(lèi)的太空發(fā)射更是將大約3000噸的太空垃圾遺留其中。
這些被稱(chēng)為“太空黑客”的太空垃圾，以超出音速幾倍的速度飛行，盡管它們體積小，但由于速度很快，一旦與正在工作的航天器相撞，就會(huì )把航天器撞壞。一塊以每秒10公里速度在太空飛行的碎片，和在空氣中以每小時(shí)600公里速度穿行的飛行物具有同樣的破壞效果。哪怕一個(gè)雞蛋大小的碎片，都可以把一個(gè)衛星擊毀。
航天器在太空中遭遇“黑客”的事情屢有發(fā)生。1996年7月，法國的“櫻桃”衛星曾經(jīng)被一塊太空垃圾擊中，而這塊垃圾是10年前法國“阿麗亞娜”火箭末級爆炸后的碎片。
作為一個(gè)負責的國家，中國政府和航天專(zhuān)家對太空垃圾給予了充分關(guān)注。對于空間碎片的跟蹤和分析，已開(kāi)始為中國航天器發(fā)射提供幫助。特別是載人航天方面，空間碎片的觀(guān)測具有十分重要的意義�！吧裰邸蔽逄柊l(fā)射前，在加強對流星雨等觀(guān)測的同時(shí)，還對空間碎片作了詳盡的跟蹤分析，預測太空中較大空間碎片的路線(xiàn)，從而為“神舟”五號的在軌飛行時(shí)間和發(fā)射時(shí)間的選擇提供方便。中國的科學(xué)家已經(jīng)從目前遺留在空間的9131個(gè)空間碎片中進(jìn)行篩選，選出了有可能與“神舟”五號發(fā)生碰撞的危險空間碎片，然后進(jìn)行高精度預測，并提出怎樣避免碰撞的建議。
據有關(guān)部門(mén)透露，一套預警系統已在“神舟”五號載人航天飛船上得到應用，一旦在空中運行的載人航天器有可能與太空垃圾發(fā)生碰撞，警報系統就會(huì )發(fā)出警報，航天器將采取機動(dòng)規避措施，避免發(fā)生碰撞產(chǎn)生大的損失。
(來(lái)源：《國際先驅導報》，記者：李宣良)
