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神舟十八号凌晨归来,刷新多个「首次」纪录 |【经纬低调出品】

经纬创投  · 公众号  · 科技投资  · 2024-11-04 11:45

正文

在太空度过了中秋节和两次国庆节的神十八乘组,总算打卡下班!

11月4日01时24分,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,现场医监医保人员确认航天员叶光富、李聪、李广苏身体状态良好,神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。




11月1日,神舟十八号和神舟十九号乘组在空间站完成交接仪式,这也是首次空间站出现「70后、80后、90后」共同会师的画面。


出差半年,神十八乘组多次刷新纪录。期间,神十八乘组两次出舱活动,出舱时长单次达到8.5小时,刷新了单次出舱最长活动时间;此外,神十八乘组还在地面科研人员密切配合下,完成了空间站空间碎片防护装置安装和舱外设备设施巡检等任务。并且,利用舱内科学实验机柜和舱外载荷,在微重力基础物理、空间材料科学、空间生命科学、航天医学、航天技术等领域,顺利开展90余项实(试)验。


回顾出差历程,三位航天员如何丝滑刷新「首次」纪录?从养菜到养鱼,出差期间有哪些彩蛋?返程那点事儿,你了解多少?以下,Enjoy:


综合汇编自 / 中国载人航天、央视网、央视新闻、我们的太空、新华社、人民日报等


1

70、80、90后会面太空站

神舟十八号任务进度:100%


4月26日进驻空间站的神舟十八号,在轨期间,开展了空间科学与应用实验试验,航天员出舱活动及货物进出舱,进行空间站空间碎片防护装置安装、舱外载荷和舱外设备安装与回收等工作。


此外,他们还定期开展了科普教育和公益活动,以及空间搭载试验,收获满满,进度100%!


  • 高光时刻一:丝滑完成两次出舱,8.5小时再刷新单次记录


5月28日,神舟十八号乘务组进行首次出舱,经过8.5小时的出舱活动,顺利完成任务。这是中国航天员的第15次出舱活动,也刷新了最长出舱记录。


航天员叶光富、李广苏出舱开展舱外活动,航天员李聪在舱内密切协同。



这次任务,在机械臂和地面科研人员的配合下,神十八完成了空间站空间碎片防护装置安装和舱外设备设施巡检等任务。


7月3日,神舟十八号乘务组第二次出舱活动,经过6.5小时,顺利完成任务。第二次活动主要为空间站舱外管路、电缆及关键设备安装了空间碎片防护装置,并完成了舱外巡检任务。


为了应对空间碎片的安全隐患,防止高速漂浮的大量废弃物对空间站造成损失,神舟十八号航天员与地面科研人员密切配合,通过机械臂进行安装操作,完成了防护装置的部署。


装置安装完成,将大幅提升空间站的安全指数,帮助未来长期的太空任务提供安全支撑。


在这之前,太空碎片的碰撞曾导致中国空间站的太阳翼受损。任务结束时,神十八乘务组也如释重负。叶光富在太空留下了POSE照一张。



首次太空行走的李聪在完成任务后感叹道:“中国空间站非常美,我们必将再接再厉,将丝滑进行到底!”



  • 高光时刻二:太空实验进行中


神舟十八号在轨期间,有序推进了多项太空实验,按计划完成了燃烧柜气体实验插件燃烧器更换、流体物理实验柜实验样品更换等工作。



同时,空间站中还进行了科学实验与技术试验,如核酸实验单元分子生物学研究、材料舱外的暴露实验装置组装和测试、空间先进水生生保系统研究等。



此外,神十八乘组还进行了脑电实验、燃烧科学实验柜燃烧器更换、替换两相系统实验柜实验模块等。



除此之外,环境监测、空气洁净度测试、风速及温度测量等任务也在航天员的工作范围内。日常工作还包括:站务管理、设备监测维修,以及“养菜、养鱼”。


高光时刻之外,神十八乘组做了充足的任务准备。


  • 准备时刻一:舱内全景影像拍摄和3D扫描


神十八乘组在空间站内会进行全景影像的拍摄与3D扫描,以便于为地面收集航天员在太空环境中的活动数据,从而分析空间站的布局是否合理、设备使用是否便捷。


按照地面指令,航天员打开内舱门,使用设备对货物气闸舱的拍摄与扫描,这些数据将用于优化空间站。



  • 准备时刻二:舱外航天服的维修与管理


“飞天”舱外航天服的定期检查和维护工作也由航天员负责,这是出舱活动的重要保障。


航天服也相当于小型的载人航天器,对航天员的生命安全和工作需求负责。目前,空间站配备了三套舱外航天服,支撑航天员完成两次出舱任务。



2

太空太极、太空养鱼……

过节最多的乘组日常有滋有味

  • 太空养鱼,对脊椎动物研究至关重要

此次,神舟十八号乘组进行了我国首次在轨水生生态研究项目,针对斑马鱼进行研究,发现其在微重力下,出现腹背颠倒游泳、旋转运动、转圈等定向行为的异常现象。


此次返程,神舟十八号也将携带回收水样和鱼卵等样品,结合已有的运动行为视频,展开进一步的空间环境对脊椎动物生长发育的行为影响研究。这将为空间密封系统物质循环提供理论和实践支撑。


此次出差,神十八实施国内首次在轨水生态研究项目,以斑马鱼和金鱼藻为研究对象,在轨建立稳定运行的空间自循环水生态系统,实现我国在太空培养脊椎动物的突破。

同时,“太空种菜”仍然没有被舍弃。神十八实施了国际上首次植物茎尖干细胞功能在轨研究,以此揭示植物进化对重力的适应机制,为后续定向设计适应太空环境的空间作物提供理论支撑。

  • 太空赏月,航天员也“赏味”到月饼了

随着货运飞船的发展,航天员的伙食也得到大幅度改善。「空投大礼包」的签收,让航天员也能在中秋节延续「赏月」传统。


边吃月饼边赏月,空间站每90分钟就可绕地球一圈。一天之内,航天员可以看到16次月升月落,感受不一样的节日气息。


3

返程的技术活

有哪些新突破?

 

1.黑科技电池


在神舟十八号任务中,我国航天科技的重大突破之一便是对飞船电源系统的升级。这一升级标志着我国在航天电源技术领域迈出了重要一步,其中最引人注目的便是电池技术的革新。


神舟十八号飞船采用了新一代的大容量、长寿命、高可靠性锂离子蓄电池,这是神舟系列飞船电源系统的一个全新里程碑。这种新型锂离子蓄电池将取代传统的大容量镉镍蓄电池,后者已经在神舟系列飞船中「服役」了十七次任务。


新型电池已经在空间站和货运飞船等航天器上得到了成功的应用,其安全性和可靠性已经得到了广泛的验证。


相较于传统电池,新型锂离子蓄电池具有更高的比能量、更长的循环寿命以及更佳的高倍率充电性能。此外,新型电池的使用还为飞船减重约50公斤,这对于满足空间站在应用与发展阶段的任务需求至关重要。


那么,为什么我国要进行这样的电池更换呢?


原因在于太空环境中的特殊挑战。在空间站建造阶段,神舟飞船采用的径向对接模式和空间站组合体飞行任务的姿态特点,使得飞船会长时间处于其他舱体的遮挡之下,导致飞船长时间处于太阳无法照射的极低温度环境,极端情况下温度甚至可能降至零下100摄氏度以下。


这种极端低温环境对电池的充电和性能提出了严峻挑战。因此,我国对电池策略进行了调整,以确保在这种条件下飞船的电源系统依然能够稳定工作。


神舟十八号飞船在返回地球的过程中,其电池系统将面临重大考验。在返回过程中,电池需要提供安全的供电保障,并且在出现故障时能够提供应急供电,确保飞船和宇航员的安全。这一升级不仅提升了飞船的性能,也为我国航天事业的发展提供了强有力的支持。


2.首颗可复用卫星返航


在返航这方面,我国在可复用技术方面取得了重大进展。作为我国首颗可重复使用返回式技术试验卫星,实践十九号卫星搭载着可行载货等载荷,在进入预定轨道后,开展了一系列科学实验,包括一些空间育种试验等,最终安全返回东风着陆场,完成了回收工作,所有科学载荷均顺利回收。


不过针对返回的状况,肉眼可见,卫星已然「烧焦」。着陆时,其周围巨大的降落伞格外显眼,而卫星表面因经历重返大气层的高温灼烧而变得漆黑,这是所有航天器返回地球时的共同特征。



无论是神舟载人飞船、联盟号载人飞船、载人龙飞船,还是嫦娥五号、嫦娥六号探测器返回器,它们在重返地球大气层时都会面临超过1000℃的高温考验,而从月球轨道返回的嫦娥探测器外部温度更是高达2000+℃


在这样的高温下,普通航天器难以承受,许多货运飞船、火箭残骸、卫星残骸、探测器残骸等会在大气层中剧烈燃烧,最终大部分零部件燃烧殆尽,只有极少数耐超高温的残骸可能坠落到地面或海中。



然而,对于需要回收的可回收卫星、飞船、探测器来说,它们必须能够抵御这样的高温。


神舟十八号飞船在撤离中国空间站后,会经历舱段分离。


神舟载人飞船由返回舱、轨道舱、推进舱三个舱段组成,航天员乘坐返回舱返回地球,并在东风着陆场安全着陆。而推进舱和轨道舱则在分离后留在外太空,最终自行坠落大气层烧毁。


返回舱在再入大气层时,由于速度极快,气动加热效应强烈,导致外部温度极高,局部区域温度超过1000℃。但返回舱设计有烧蚀材料和隔热材料,底部还安装有专门的隔热大底,能够有效抵挡超高温的灼烧


随着高度的降低,空气密度增大,返回舱下降速度减慢。在下降至约10公里高度时,返回舱会陆续打开降落伞进行减速,使速度降低至7-8米每秒。在伞降过程中,返回舱会抛掉隔热大底,露出底部的4台反推发动机。


当返回舱距离地面约1米时,底部的4台反推发动机启动,将下降速度降低至1-2米每秒,极大减轻着陆冲击力,确保航天员安全。


由于反推发动机在接近地面时启动,其强大推力会掀起地面灰尘,因此在着陆瞬间,返回舱周围会出现烟尘滚滚的景象。



那么,下一个问题出现了。上万平方公里的着陆场,如何精准定位到航天员?


尤其是,此次神舟十八号在凌晨降落。可见度远没有白天清晰的情况下,地面使出了哪些办法?


数据显示,东风着陆场总面积达上万平方公里,如此设计的原因是:飞船返回过程中,返回舱在距离地面10公里时,将拉出主伞、减速伞和引导伞。


选择东风着陆场,有一个重要的考量——节省宝贵的推进剂。飞船在返回地球时,不再需要调整轨道,这意味着着陆点的不确定性增加。因此,为了减少“黑障区”和风向风力等不确定性,一个更大的着陆场对于宇航员来说意味着更多的安全保障。



  • 地面准备工作


在宇航员返回前夕,地面团队已经展开了紧张而有序的准备工作。他们提前熟悉着陆场的复杂地形,从沙漠到戈壁,再到山地,每一种地形都要求搜救团队有不同的应对策略。通过针对性的演习,团队已经准备好在各种情况下迅速而安全地响应。


  • 定位系统


北斗导航系统的应用,为飞船的自控技术带来了革命性的提升。北斗系统的高精度定位,使得飞船在着陆过程中能够实现实时数据传输,精确度达到了令人惊叹的水平——实测水平精度2厘米,高程5厘米,事后处理精度更是达到了水平2毫米、高程5毫米。


当返回舱降落伞弹出后,雷达以及北斗定位就开始工作,以使工作人员迅速作出反应。这为飞船的精准着陆提供了强有力的支持,也为地面搜救团队提供了宝贵的实时信息。


  • 无人机锁定


地势平坦,且面积巨大的东风着陆场偶尔也会出现可见度较低的情况。该情况下便需要动用无人机的力量。无人机在空中盘旋,利用其高清晰度的摄像头和传感器,锁定宇航员的精确降落点。在卫星定位、地面搜索和空中无人机的协同作战下,搜救团队能够迅速定位宇航员,确保他们安全返回。


神舟飞船安全落地,接着,便会看到航天员被抬着走的画面。这则是从失重环境到有重力环境中过渡适应的重要一环。


对于航天员而言,踏入太空后,身体的骨质和肌肉就会面临一场挑战:在失重状态下,骨密度和肌肉质量会加速流失,可能导致骨质疏松等健康问题,而且飞行时间越长,这种影响就越显著。


当完成数月的太空任务,重返地球时,重新适应重力的过程并不像开关灯那样简单。如果着陆后立刻尝试站立或行走,可能会因为不适应而摔倒,甚至发生骨折。


安全返回地面后,短期内,航天员不会立刻投入到紧张紧凑的训练中。他们将进入为期数月的恢复期,当身体条件达到标准后,重返训练场,为下一次可能的太空之旅做好准备。


 

若将浩瀚宇宙视作终极之谜的答案,在星河的流转与宇宙的秩序之中,人类的每一次跨越,都是追求超越过往的自我,而非一个既定的「终点」。


地球已在太阳的引力下舞动了四十亿年。从古代的海洋探索到现代的太空征程,科技造物承载着人类对未知的渴望。地球上的每一次启航,都在宇宙的叙事中续写着新的篇章。


在无边际的星海和不息的时间洪流中,总有未知的“新天地”静候着勇者的探索。我们憧憬,在历史的尘埃落定后,继续踏上那神秘而未知的新征途。


载人登月,预示着人类又一次投身勇气,探索世界的边界和未知的奥秘。


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