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。
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。
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。
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。
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