中国空间站太阳翼维修 (空间站太阳翼损坏)

神舟17号载人飞船于10月26日成功发射,6.5小时后顺利对接,一切如行云流水。印度在21日搞了次无人发射,高度才17公里,就已经在欢呼雀跃,而我国的载人航天现在都成了家常便饭了,其中的差别谁都能看出来。

中国空间站太阳翼维修,中国空间站太阳翼修复

本次神17任务的三名航天员分别是汤洪波、唐胜杰、江新林,平均年龄还不到40岁,创造了我国航天员乘组最年轻纪录。之前大家纷纷猜测有望重返太空的杨利伟,却并没有一同出征。

三位航天员这一次上天计划在空间站待上6个月,要办的事儿很多,其中有一项任务非常引人关注,那就是将首次进行空间站舱外试验性维修作业,维修的对象就是空间站那几对巨大的太阳翼。太阳翼可是为空间站提供必需的电力的,难道出了什么问题吗?

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原来,这些太阳翼出现了轻微的损伤。航天专家也说了,这种损伤是不可避免的。在我们一般的认知中,太空里空无一物,几乎是真空状态,为什么太阳翼还会受损,是被晒坏了吗?那倒不会,真正的原因是受到了空间微小碎片的撞击,这些如同*弹子**一般的小颗粒打在太阳翼上,再强悍的材料也扛不住。

我国空间站在轨飞行两年多,时间远少于美国主导的国际空间站,以及前苏联/俄罗斯曾经的和平号空间站,那几个空间站有没有遇到过类似的问题呢?当然也会有,空间微小碎片撞击不仅我国的技术防不住,世界其他航天强国也一概防不住,都在为这个问题头痛。

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在地球附近的太空中,存在着各种各样的碎片和颗粒,其中包括天然的微陨石,当然更常见的人类发射的航天器的碎片,也就是常说的“太空垃圾”。这些碎片的速度极高,与航天器相遇时的相对速度能达到每秒7至10公里,远远超过了*弹子**和炮弹。如果一块碎片不偏不倚的击中了航天器,轻则打出一个洞,重则产生灾难性后果。

自从人类1957年发射第一颗人造卫星以来,航天活动越来越多,大量航天器被发射到宇宙空间,近几年随着SpaceX星链的出现,发射的数量更是以惊人速度增长。这些航天器以及发射它们的火箭,有相当一部分没能重新进入大气层烧毁,而是滞留在了轨道上,有一些卫星在轨时发生了故障甚至是爆炸,产生大量碎片,形成太空垃圾。

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还有些碎片是反卫星试验之类的活动产生的。对于尺寸超过1厘米量级的大碎片,*伤杀**力是非常大的,但好在它能够被雷达追踪到。现在很多大碎片都被编了目录持续跟踪,如果发现有撞击航天器的风险,那么航天器会主动躲避。例如国际空间站就进行过躲避机动,航天员还会躲进一些特定的舱室来避免伤害。

但对于直径毫米量级的碎片,无论是雷达还是光学望远镜都很难追踪,想躲是躲不过去的,只能是硬扛。例如国际空间站的机械臂“加拿大臂”就曾被太空碎片出中,出现了一个明显的洞。

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此前国际空间站还发生过舱室漏气事件,也曾被怀疑是遭受了太空碎片撞击。而被发射到L2拉格朗日点的詹姆斯·韦布望远镜,反射镜面因受到微陨石颗粒撞击而出现轻微损坏,还好没对成像质量造成明显的影响。

对付这种高速袭来的微小碎片,空间站和飞船倒也不是毫无办法。可以采用一种类似于“间隙装甲”的防护结构,采用两层材料,中间留出空隙。当碎片击穿第一层材料后,尽量使其发生破碎,这样再打中第二层材料时,冲击力就分散开了,也就不容易再击穿,当然如果有更多层,那效果就更好。这和防弹玻璃的原理也差不多,防弹玻璃也是通过多层结构来分散冲击力的。

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但是这种方法比较适合大的舱段,像太阳翼这样的薄层结构,不可能使用间隙装甲。而且太阳翼的面积特别大,被碎片打中的概率比空间站其它部分更大。连细杆一样的机械臂都能中招,更别提像广告牌一样的太阳翼了。

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我国空间站装备了两种规格共6套大型砷化镓柔性太阳翼,总面积近700平方米,是一个篮球场的1.6倍,相当大了,厚度只有0.7毫米,光电转换效率却达到了30%,总发电功率达到了近百千瓦左右,与体量大得多的国际空间站处于同一量级。

这么大的薄片结构,在长达10年以上的服役时间里,被微小碎片撞击是不可避免的,在设计时也必然会考虑这种情况。国际空间站的太阳翼更大,这种事儿更是少不了,以至于都搞起整体更换了。

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根据各方消息来看,我国空间站太阳翼遭受的只是轻微损伤,应该不会对发电能力产生显著影响,这次神舟17航天员的维修工作也是试验性的。但要维修就得出舱,而且考虑到太阳翼巨大的尺寸,出舱后要行走移动的距离有可能会比较大,所以这项工作还是相当有挑战性,不是谁都干得了的。

在神17乘组中,唐胜杰和江新林是首次上天,汤洪波则是经验丰富的“老战士”了。他曾经在神舟12号任务中进入天和核心舱,并进行了出舱行走,是第二批航天员中第一个出舱的,舱外经验非常丰富。

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本次神17任务乘组的人选,外界曾多有猜测,其中杨利伟和刘旺的呼声较高。杨利伟是我国第一位上太空的航天员,为载人航天事业做出了重大贡献。但由于各种原因,从神舟五号之后,杨利伟一直没能再上太空,但始终保持训练。

对于这样一位航天功臣,大家都希望杨利伟能再度出征,进入空间站,这也具有很大的象征意义。但客观上来说,杨利伟并没有实际出过舱。而出舱和驾驶飞船还是有很大差别的,需要穿上厚重的舱外航天服,面临未知的环境和突发事件,对经验的要求很高。

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对于太阳翼维修这种有挑战性的出舱活动,神17乘组选择汤洪波这样有出舱经验的航天员,显然比杨利伟更有保证。毕竟是任务所需,这种安排也无可争议。只能希望杨利伟在后续的任务中能够再度出征了。