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2023年12期

我们的空间站 | 在“天宫”之前

1957年：第一颗人造卫星苏联发射了第一颗人造太空卫星斯普特尼克 1号，引发了太空竞赛。11月3日，斯普特尼克 2号携带了一只叫“莱卡”的小流浪狗进入太空，这是动物首次进入太空。不幸的是，它在升空后几个小时就死了。 1961年：人类首次进入太空苏联宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的人，在轨时间共108分钟。 1965 年：首次太空行走 1965 年3 月18 日，阿列克谢·列

我们的空间站 | 中国航天三步走

第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验。 1999年神舟一号无人试验飞船的成功发射，以及飞船返回舱在预设区域成功着陆，标志着我国掌握了天地往返技术。 2003年神舟五号载人飞船将航天员杨利伟送上太空。 2005年神舟六号将两名航天员费俊龙、聂海胜送上太空，成功进行多人多天太空飞行试验。至此，我国载人航天工程的“第一步”的任务目标宣告完成。

我们的空间站 | 解读“天宫”构成

据《后汉书》记载，天宫又名“紫微宫”，是天帝居住的府邸。中国空间站取名“天宫”，寓意着“天宫”是航天员舒适的太空居所。2022 年 10 月 31 日，长征五号 B 火箭成功将“梦天实验舱”送入轨道。随着“梦天实验舱”的转位成功，顺利与核心舱完成交会对接，中国空间站“T”字基本构型组装完成，这标志着于 1992年启动的我国载人航天工程，在经历了 30 年的发展后，终于在 2022 年底迎来了我

我们的空间站 | 航天秩序保卫者：测控通信系统

近地轨道是个热闹的地方。迄今，世界各国发射的6000多个航天器产生了大量碎片。这些碎片1秒钟就能跨越约8千米的距离，如此高速运动的物体如果彼此发生撞击，或是碎片与航天器、航天器与航天器碰撞，后果不堪设想。测控通信系统的作用之一就是监控轨道上运行的物体。测控通信系统会实时更新各个高度轨道上的航天器和碎片情况，并建立相应的数据库。根据这些信息，航天指挥控制中心会计算在轨航天器与将发射的航天器之

我们的空间站 | 载人航天难在哪里？

蜀道之难，难于上青天！登天可比走蜀道难多了！载人航天的发展需要以多项尖端航天技术为基础。例如，在研制、发射空间站之前，必须先研制载人飞船或航天飞机等载人天地往返运输系统，掌握空间交会对接和太空行走等关键技术。中国载人航天工程空间站系统总设计师杨宏说过：“载人航天是当今世界技术最复杂、难度最大的航天工程。” 目前完全掌握载人航天技术的国家仅有中国、俄罗斯和美国。无人和载人，天差地别舱体密

我们的空间站 | 中国空间站的交会对接

两个航天器于同一时间、在轨道同一位置、以相同速度和姿态会合，并在结构上连为一个整体，被称为交会对接。这是建设中国空间站的关键技术，是实现“1+1=1”的前提，也是航天器在轨运行中最复杂的技术之一。从数天到2小时约2小时！这是天舟五号货运飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接到天和核心舱的时间。如果采用传统的方式实现对接，载人飞船至少要飞2天，绕地球30多圈；货运飞船因为要节省燃料，花的

我们的空间站 | 发射场集锦

国外著名航天发射场拜科努尔航天发射场完成上千次航天发射任务该发射场见证了三个重要的首次：1957年，地球第一颗人造卫星从这里发射升空；1961年，尤里·加加林从这里被送入太空，成为进入太空的第一人；1974年，这里发射了苏联第一座空间站——礼炮一号。迄今，拜科努尔航天发射场已完成了1000多次航天发射任务。肯尼迪航天中心助力人类登月肯尼迪航天中心位于美国佛罗里达州，是世界著

我们的空间站 | 着陆场——接航天器回家

着陆场的“职业素养” 航天器返回地面，也像飞机落地一样，需要有着陆场，区别是航天器进入大气层后不像飞机那么灵活可控。因此，着陆场面积必须要大，比如戈壁沙漠或者海面。 “大”只是选择着陆场要考虑的因素之一。除了为航天器提供着陆场地，着陆场还需要完成航天器在着陆期间的测控和通信任务，这就要求着陆场具备可靠的通信条件，并能提供气象保障服务，其交通条件还要便于搜寻、救援航天员。迄今有多名宇航员

我们的空间站 | 神奇的霍尔推进器

霍尔推进器真的很牛天宫空间站采用了霍尔推进器。当我们把氙气输入霍尔推进器时，氙气发生电离，氙离子会高速向后喷出，从而产生推力。霍尔推进器与传统的化学推进器，都是借助向后“扔东西”而产生的反作用力使物体前进的。霍尔推进器的优势在于，因为“扔”的是离子，所以推进剂消耗极少，而且启动霍尔推进器的电能是太空中唾手可得的（来自太阳能）。优势互补天宫空间站的问天实验舱在发射时，携带了155

我们的空间站 | 高冷的授时大神——空间冷原子钟

空间冷原子钟的特点 “钟” 确实是一个钟，但是没有表针。 “高” 在400 千米轨道高度上的天宫二号空间实验室中，空间冷原子钟基本处于失重状态，受地球引力干扰更小，对时间的测量也就更加精准。 “冷” 利用激光冷却技术，原子气体被冷却至接近绝对零度。冷的好处是能大大减少原子热运动，能使空间冷原子钟对时间的测量更加精准。最精准的时间控制系统按照北斗卫星导航系统工程原总设计师

我们的空间站 | 偏爱伽马射线暴的“小蜜蜂“

这幅GRB221009A后期的四波段红外图像是在智利双子座南望远镜首次探测到该爆发5天后拍摄的，GRB221009A的位置用白线标出 2022年，欧空局的空间望远镜观测到有史以来最亮的伽马射线暴。得益于这个突然亮起的“闪光灯”，银河系中的20个尘埃云被它照亮，科学家借此机会确定了这些尘埃云和地球的距离以及具体构成物质。难以捕捉的伽马射线暴伽马射线暴是目前观测到的宇宙中最猛烈的爆发现象。当

我们的空间站 | 液桥热毛细对流实验

液桥是座什么桥？将手浸湿，拇指和食指合拢，再微微松开，在表面张力的作用下，两根手指间会形成一个非常短的小液柱，一座液桥就搭好了。液桥也存在于土壤沙粒之间，正是因为液桥力的作用，分散的沙粒才能聚集成团。如果液桥两端存在温差，就会产生热毛细对流。只不过，在地面环境中，浮力对流的影响大大超过了热毛细对流。在太空中搭液桥航天器中的液体处于失重状态，此时浮力对流消失，液桥间的热毛细对流占了上

走出摇篮 | 空间站早期设想

波托奇尼克设想的空间站内部 20世纪20年代，奥地利火箭专家赫尔曼·波托奇尼克尝试提出空间站的“设计”。他认为，空间站应该是一个人造地球卫星，在近地轨道上运行，为人类提供长期居住和工作的空间；其结构应该像积木一样，可以根据需要扩展和改进；其上应该建立能够自给自足的生态系统，从而为宇航员提供食物、氧气和水。赫尔曼·波托奇尼克还设想了空间站内部应该包括的功能区：除了居住区、实验室、储存区、控制室

走出摇篮 | 地A球nim上al 哪些地方更像太空？

南极科考站的生活极地和空间站有太多相似之处：遥远、孤独、环境恶劣、长期被黑暗笼罩。昆仑站是最接近南极点的我国南极科考站，每年会迎来近4 个月的极夜。昆仑站位于南极冰穹A 最高点，海拔4000 多米，这里的含氧量仅为内陆的60% 左右，夏季最高温度也只有-35℃，连电离辐射强度都比低纬度地区高，可以说这里是地球上最接近太空环境的少数几个地区之一。在极夜期间，科考队员要身穿厚厚的极地服在黑

走出摇篮 | 从太空看地球

维苏威火山维苏威火山——欧洲大陆为数不多的活火山之一，距世界名城那不勒斯不到20 千米。维苏威火山是一座层状火山，其火山锥由火山碎屑流、熔岩流和火山泥浆的碎片积聚而成（2022 年拍摄）撒哈拉之眼理查特结构，又称撒哈拉之眼，是一个位于撒哈拉沙漠西部、毛里塔尼亚境内的巨大地质奇观，看起来就像个菊石（一类生活在恐龙时代的有壳软体动物，大多数菊石的壳沿平面卷曲，呈盘状）。科学家曾以为

走出摇篮 | 航天器和航空器的区别

为什么不能坐直升机到空间站？目前直升机飞行高度纪录是12954米，是由法国人弗雷德里克·诺斯在2002年创造的。这个高度离空间站所在的轨道（距离地面400千米）还差得远。地球大气随着高度的增加密度会变得越来越小，大约有四分之三的大气都集中在距离地球表面约11千米的范围内。有空气，直升机才能飞行，而空间站所在的空间中几乎没有空气，自然也不能指望坐直升机去空间站。归根结底，直升机这类航空器和火箭

走出摇篮 | 航天员上太空前要过多少难关？

宇航员正在进行水上生存训练想要成为一名飞行员，你需要通过医学选拔（共10 个科室190 余个检查项目）、心理选拔（共4 个平台400 余项考查内容）；而想要成为一名航天员，难度更是高了好几个量级。我国首批航天员仅有14 名，是从1500 多名优秀空军飞行员中严苛选拔出来的，可谓尖子中的尖子。然而，这些已经非常优秀的人才被选拔之后，仍然要进行各项艰苦训练，才有可能上太空。那么，航天员的训练项

走出摇篮 | 要上太空，不要失重

失重害人人长期处于失重环境会产生健康问题。比如，失重会导致骨骼密度每个月下降约1%，一个30岁的人去火星旅行几个月，回来时骨龄可能就变成60岁了。造“重力” 人造重力是在太空模拟地表重力。人造重力的常用方法是通过航天器的旋转，使航天员感受到离心力（乘车时，车辆如果转弯，会有“神秘力量”让我们的身体倾向一侧，这就是离心力），从而模拟重力的效果。一个物体在地球上自由落下，会降落得越来

走出摇篮 | 在太空，吃什么？

国际空间站的宇航员吃什么？最早进入太空的方便食品是牙膏式挤压肉泥，顾名思义，就是把肉打成泥，然后做成“牙膏”挤出来吃，尤里·加加林在太空吃的第一顿饭就是这个。这种方便食品跟“美味”“口感”这些字眼毫不沾边，而且只吃这些食品，宇航员根本吃不饱。不过有句俗话：饿死胆小的，撑死胆大的。1965 年（美国双子座计划执行期间），美国宇航员约翰·杨为了美餐一顿，将一个咸牛肉三明治藏在自己的宇航服口

走出摇篮 | 命运多舛的航天飞机

在“阿波罗”登月计划快要结束时，美国开始考虑其未来的太空计划。当时美国太空计划使用的是一次性火箭，但美国到此时已开始考虑采用一种更可靠、更便宜和可能重复使用的火箭。 1972 年，美国宣布要研发可重复使用的航天飞机（当时其名称是空间运输系统）：由外形酷似飞机的轨道器、一个外挂燃料贮箱和两台固体火箭推进器组成。经过多年的建造、测试后，航天飞机终于起飞。最终，美国一共建造了5 架航天飞机

走出摇篮 | 动物航天明星

我国唐代诗人王之涣在诗中写道：“欲穷千里目，更上一层楼。”人类为了扩大自己的视野，不仅仅是“更上一层楼”，而且是从地球升入到了太空，更好地认识了自身的生存环境以及茫茫宇宙中隐藏的奥秘。在人类探索太空的漫长历史中，不仅仅只有人类离开了地球，还有一些动物，它们默默地为太空探索事业做出了一份贡献。果蝇：第一种航天动物果蝇是一种随处可见的昆虫，因喜欢舔食水果而得名。果蝇虽不起眼，却是科学家眼中

走出摇篮 | 太空种植

未来的巨型空间站太空花园（效果图）在人类探索太空的过程中，把地球上的植物带到太空不仅有美化空间站环境的原因，更有实际的意义。在空间站上，植物让空气更甜美，地球家园气息也更多些。植物对空间站上的宇航员（航天员）保持健康来说很重要，在他们承担长期太空任务期间来说更是如此。缺乏维生素会引起一系列健康问题，比如，缺乏维生素C 可能会让人患上坏血症。只食用复合维生素片，并不足以维持宇航员的健康，他们

目的地——星辰大海 | 我们可以去太阳系外吗？

星际旅行（想象图）曲率引擎飞船（想象图）在科幻电影中，能看到飞船以光速飞行，能看到飞船进入与我们所理解的空间维度不同的超空间，还能看到超光速推进系统——曲率引擎。超光速？难道不违反物理学定律？在科幻电影中，飞船通过扭曲自身周围的空间，就能在短时间内穿行极大的距离，从而超越光速。此外，太空虫洞也能让科幻片中的飞船超越光速，最终找到外星人。但在现实中，我们能轻而易举前往深空，去太阳系外吗？

目的地——星辰大海 | 离开地球，去做什么？

人类为什么要离开地球，去空间站工作和生活？提出这个问题并不奇怪。首先，离开地球去太空生活并不容易。地球上的气压、重力、温度、缺少宇宙射线的环境都是生命生存所必须的条件，而太空几乎无法满足任何上述条件。其次，许多人认为，将太空探索的经费花在解决饥饿等更现实的人类大问题上会更好。登山家马洛里在被问道为什么要登山时，他回答：“因为它就在那里。”是的，因为太空就在那里。对未知事物的好奇心和探索欲望