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  • “天宫二号”天上三年都干了啥

        庞之浩

        新闻背景

        7月19日21时06分,我国“天宫二号”空间实验室受控离轨,少量残骸落入了南太平洋预定安全海域,从而正式宣布退役。

        “天宫二号”是2016年9月15日升空的,设计寿命2年,实际在轨飞行1035天,延寿飞行305天,开展了多项拓展试验。它总共在轨完成了数十项空间应用试验和航天医学试验,成为我国已发射的规模最大的多任务、多载荷、高集成度空间试验平台,为我国后续空间站建造和运营奠定了坚实基础,积累了宝贵经验。

        1.完成了三大任务

        “天宫二号”是我国第一个真正意义上的空间实验室,全长10.4米,最大直径3.35米,太阳翼展宽约18.4米,重8.6吨,采用实验舱和资源舱两舱式构型,主要完成了三大任务:

        一是接受了“神舟十一号”载人飞船的访问,完成了航天员景海鹏、陈冬30天的中期在轨驻留任务,考核了面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术,圆满突破了中期驻留技术,获得了航天员乘组“像个家!”的高度评价,为空间站长期运营摸索了经验。

        二是接受了我国首艘货运飞船“天舟一号”的访问,考核验证推进剂在轨补加技术,是我国第一个具备太空补加功能的载人航天器,圆满突破了推进剂在轨补加技术。它还成功进行了自主绕飞、快速交会对接等技术试验。

        三是开展了大规模空间科学和应用实验,以及在轨维修和空间站技术验证等试验。首次在空间微重力环境下,用具备视觉和力感知功能的机械臂操作终端与航天员配合完成了我国人机协同在轨维修试验,建立了集信息管理、手动控制、遥操作和自主控制一体化的人机协同在轨维修系统,为后续空间站任务中的人机协同作业奠定了技术基础。

        因为“天宫二号”原是“天宫一号”目标飞行器的备份,但由于“天宫一号”表现很好,所以对“天宫二号”进行了适应性改装,让它执行空间实验室任务。

        为了完成“天宫二号”的三大任务,科技人员开展了很多新的设计工作,从而使“天宫二号”比“天宫一号”“飞得更高、实验更多、时间更长”。

        “天宫一号”与飞船的对接高度约为343千米。为了验证空间站技术,这次发射的“天宫二号”与飞船的对接高度为393千米,这与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同,比之前的轨道提高了50千米,所以说“飞得更高”。

        “神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室交会对接构成组合体后,航天员进入“天宫二号”进行有史以来我国载人航天最大规模的科学实验和技术试验,所以说“实验更多”。

        航天员在“天宫二号”里生活和工作了30天,这也是我国航天员在太空连续逗留的最高纪录,所以说“时间更长”。

        2.温馨的太空之家

        “天宫二号”空间实验室是在“天宫一号”目标飞行器备份产品的基础上改进研制而成。与“天宫一号”相比,“天宫二号”在外形、结构、尺寸、质量上基本没有变化,但是由于“天宫二号”执行的航天任务与“天宫一号”有很大的变化,所以其“内心”有明显的不同,围绕其三大任务开展了很多新的设计工作。

        “神舟十一号”载人飞船在2016年10月与“天宫二号”对接后,航天员在“天宫二号”驻留了30天,加上独立飞行3天,总飞行时间从“神舟十号”的15天增加到33天,是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。为了满足航天员中期驻留需要,“天宫二号”的载人宜居环境做了重大改善,或称进行了“精装修”,以具备支持2名航天员在轨工作、生活30天的能力。

        例如,在“天宫二号”上首次使用了可展开的多功能小平台,航天员可以在上面写字、吃饭、做科学实验,生活工作两不误;在通信方面,为航天员配备了蓝牙耳机和蓝牙音响;用地板取代了地毯,避免有“一踩一个坑”的感觉;舱内灯光采用米黄色色调,亮度可手动调节,并为每个航天员安装了床前灯;在锻炼器材方面,除有动感单车外,还增加了跑台。多功能小平台和跑台采用了折叠方式进行收纳,以最大程度地节省空间。借助天地链路,通过地面数据转换,航天员在轨时可以与地面实现视频互动,还能在轨阅读电子书或期刊。值得一提的是,在“天宫二号”的睡眠区里,设计师们专门增加了“云插座”,可供航天员与家人进行私密通话。

        “天宫二号”通过采取设备分区安装、增设吸能装置、优化消声装置等方法,把航天员工作区和生活区的噪音控制在了50分贝这一适宜的程度。“天宫二号”所携带的热控系统,可将密封舱的空气温度控制在22-24℃,相对湿度控制在45%-55%这一人体最舒适的环境。

        科研人员为“天宫二号”漆上了不同的颜色,四周的墙面选择了明亮的米白色,底部选择了深灰色,工作台等面板采用了天蓝色。值得一提的是,这种漆可不是一般的漆,而是由航天人专门打造的“航天漆”,其首要技术指标就是“环保”,不能含有任何有毒有害成分。毕竟,在太空环境中,没有了重力、气压的束缚,物质的挥发速度是在地面上的数倍,一旦密闭的舱体内使用的涂料含有有毒物质,那将直接危害到航天员的健康。

        3.补加技术试验

        我国未来的空间站是长期在轨飞行的,其上的推进剂会不断消耗,所以要定期进行补加。“天宫二号”的任务之一就是要掌握这项技术,即通过和货运飞船交会对接,把货运飞船的推进剂补加到“天宫二号”上。这个技术难度还是比较大的。它与货运飞船首次应用了推进剂在轨补加技术,使我国成为继俄罗斯之后第二个掌握在轨应用补加技术的国家,技术研究成果可直接应用于后续空间站工程。“天宫一号”上天时携带的推进剂足足有1吨多。由于可以在轨补加推进剂,所以“天宫二号”只加了半箱“油”,节省的重量可以携带更多的载荷产品和航天员的生活物资。

        为了后续空间站的建设,安排了在轨维修技术验证和机械臂维修操作验证系统,对空间站的维修体系进行全面验证需求。值得一提的是,“天宫二号”的系统设计是模块化的,也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修,这在国内空间领域属于首创。在地面的模拟试验中,科研人员只需用几分钟就能完成一次维修更换。

        同“天宫二号”一起升空的还有伴飞小卫星,它从“天宫二号”上释放出去后与“天宫二号”伴飞,开展联合试验。伴飞小卫星搭载了多个试验载荷,并具备较强的变轨能力,即具备开展空间任务的灵活性与机动性,在轨任务期间进行了对“天宫二号-神舟十一号”空间组合体的飞越观测等试验,如用高清相机拍摄了航天器的对接状态,为空间飞行器交会对接提供了直接的影像技术支持。

        4.十四项科学实验

        为了开展大规模空间科学和应用实验,“天宫二号”上搭载了全新配套的空间应用系统的科学设备,而且无论在数量上还是安装复杂程度上,都创造了我国历次载人航天器任务之最。它搭载了14项600千克重的应用载荷,开展了60余项空间科学实验和技术试验,圆满完成了各项既定任务,取得了一大批具有国际领先水平和重大应用效益的成果。

        这些实验项目绝大多数触及当今世界最前沿的探索领域,如“空-地量子密钥分配与激光通信实验”“γ射线偏振探测实验”“热毛细对流空间实验”“微重力下植物全生育发展过程实验”等。同时,“天宫二号”上还搭载了香港中学生太空科技设计大赛获奖的双摆实验装置、薄膜成型实验装置、太空养蚕实验装置3个实验项目,开展了航天科普活动。

        “天宫二号”上装载的世界第一台空间冷原子钟,同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟,实现了10-16秒量级的超高精度,把目前人类在太空的时间计量精度提高1-2个数量级,约3000万年才会产生1秒的误差。这对卫星定位导航、引力波探测等空间科学研究能产生重大影响。根据在轨测试结果推算,这台空间冷原子钟日稳定度达到国际领先水平。

        由于超期服役时间的不断增加,“天宫二号”的在轨可靠性会有所下降,为了确保万无一失,我国采取主动销毁航天器的方式,使它精准地坠落到安全地区,这彰显了中国的大国担当与负责任的国际形象。因为假如以失控状态坠入大气层,一些高熔点材料有可能不会完全烧蚀,少量残骸有可能落到地面,危及地面人员安全。

        随着“天宫二号”空间实验室的完美谢幕,我国将迎来空间站时代,续写中国载人航天新的篇章。

        (作者为全国空间探测技术首席科学传播专家)

  • 中外团队开发出高效灭蚊新方法

        张家伟

        一个中外团队7月17日在英国《自然》杂志发表论文说,他们通过雄蚊感染沃尔巴克氏菌与雌蚊绝育相结合,几乎完全清除了野外试验区内的野生白纹伊蚊,并且这种方法比其他防蚊方式更环保、更高效。

        白纹伊蚊是登革、寨卡等病毒的主要传播媒介。中国中山大学奚志勇教授团队与国际原子能机构、美国密歇根州立大学、中国疾病预防控制中心等多家机构合作开发了一种控制蚊子种群的新方法。团队先让蚊子感染上沃尔巴克氏菌,然后再对蚊子实施低剂量射线辐射,使辐射水平达到让雌蚊绝育的效果,但不影响雄蚊生殖能力,最终将这些感染细菌并被辐射的蚊子释放到野外。

        此前研究已发现,可用沃尔巴克氏菌来控制伊蚊繁殖,雄性伊蚊感染这种常见共生菌后,与之交配的雌性伊蚊产下的卵无法孵化。

        团队在广州市两个岛上开展了现场试验,其间释放了数百万只携带沃尔巴克氏菌且受过辐射的白纹伊蚊。结果显示,这种“双管齐下”的新方法让试验区的野生白纹伊蚊种群几乎被完全清除。

        此前英国一家公司尝试借助转基因技术控制蚊子种群。奚志勇说,在生物安全和控制上,这一新方法相比转基因技术有更大优势。“因为我们使用自然界昆虫体内广泛存在的一种共生菌,它可能自人类出现以来就一直与我们密切、和平相处,它无法感染包括人类在内的脊椎动物。”

        这一新方法是否会带来生态风险?奚志勇解释说,自然界中蚊子有3000多种,新技术只针对很少的几个传播疾病的蚊种,其他不传播疾病、对人类危害较小的蚊种都不受影响。团队计划在更大范围的城市地区验证新方法,以观察它是否能有效阻断登革热等传染病传播。

  • 小行星9月撞地球?

        陈晨

        欧洲航天局16日发布公告说,十多年前发现的一颗神秘小行星,原本被认为有很小概率将在今年9月9日撞击地球,但最新观测数据排除了这种可能,而排除这种可能性的方法是因为在特定区域“没有观测到”这颗消失的小行星。

        据介绍,这颗小行星代号2006 QV89,是天文学家在2006年发现的。根据当时的观测数据,估计它直径在20米到50米之间,在今年9月9日有约七千分之一的概率与地球相撞。

        但是,这颗小行星只在短短10天的时间内被观测到,随后就神秘失踪了,天文学家再也没有观测到它,这导致难以精确推算它目前所处的位置。

        如何判断它是否会在9月撞地球呢?欧航局和欧洲南方天文台的研究人员想了一个办法,他们先假设这颗小行星仍在可能撞击地球的轨道上,然后7月4日、5日对它可能在天空中出现的位置进行观测,结果什么也没发现。

  • 游泳池水充满细菌

        叶倾城

        据美国大众科学网站报道,游泳池里可能隐藏着一些鲜为人知的秘密,据统计,游泳池里一个小孩的屁股可以洗掉10克的粪便,10克是非常少的,但是你必须考虑到炎热夏季,公共游泳池平均每天会有多少个孩子前来游泳,他们身体上的粪便残留物有多少会漂浮在水池之中?

        客观地讲,孩子在游泳池中会吞咽池水,因此更容易生病,你需要回想一下,当你还是孩子的时候,是否因喝下游泳池中的水而导致疾病?研究结果显示,基本不会出现这种可能性。即使你童年大部分时间是在公共游泳池中度过,你也很少会因水池中的细菌和寄生虫而患有疾病。

        游泳池水质可能很恶心,但是人们的身体在预防感染方面也很出色。作为成年人,你没有什么可担忧的。泳池感染病例没有明显的上升趋势。当然,你在腹泻之后几天不要去游泳,如果你的孩子有肠胃病,最好不要接触泳池。

  • 狗与主人“心心相印”

        华义

        日本熊本大学一个科研团队的新研究发现,被主人饲养时间越长,狗与主人的心率变化越容易同步,这意味着狗和主人之间能发生“情绪传染”。

        研究人员分析了13对主人与狗的心率变化情况。他们每隔10秒测量狗和主人的心率变异性,据此判断狗和主人之间的情绪变化与关联。心率变异性是指逐次心跳周期差异的变化情况。

        结果发现,当主人做不同事情,心理压力发生变化时,部分参与实验的狗与主人心率变异性解析数值趋同。研究还发现,被饲养时间越长,狗越可能与主人心率变化同步。此外,雌性狗比雄性狗更容易和主人产生这种关联。

        亲近的人和动物个体之间被认为存在“情绪传染”,即与对方情绪变化同步,但此前尚缺乏确凿证据。这项新研究首次尝试通过心率变异性证明狗与人类之间能发生“情绪传染”。

        本版部分图片/视觉中国

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