黄志澄
航天技术专家

我是航天技术专家黄志澄,关于神十三航天员的“出差之旅”,问我吧!

2021年10月16日0时23分,神舟十二号载人飞行任务圆满成功之后仅一个月,神舟十三号载人飞船又成功发射,航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后进入天和核心舱。这趟“出差”,中国航天员将首次在轨驻留六个月,刷新我国载人飞船在轨停留时间纪录。
为什么要这么快发射神舟十三号?“出差”半年,3名航天员会给中国空间的带去些什么?又会面临哪些新的挑战?我是航天技术专家黄志澄,关于神舟十三号载人飞船以及其他航天相关知识,欢迎向我提问!
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焦点 2021-09-17 进行中...
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黄志澄 2021-10-18

神舟十三号的航天员按计划将在轨驻留6个月,在这6个月时间里面,主要的工作还是要进一步验证空间站建造和运营的关键技术。这次任务的亮点是:
1.载人飞船与空间站核心舱的快速交会和径向对接技术。
2.航天员长期驻留的保障技术和空间站核心舱各系统长达六个月时间的高可靠性。
3.进行2-3次出舱活动,安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置。在出舱活动当中,要要进一步验证与航天员、航天服,机械臂在内的与出舱活动相关的技术。神舟十三号乘组进驻天和核心舱之后的一项重要试验任务,就是利用机械臂捕获天舟二号货运飞船并进行转位试验,为明年神舟十四号任务期间的实验舱转位工作打下基础。神舟十三号任务还要进行我国女航天员首次的出舱活动。
4.开展相关的微重力物理和航天医学的科学实验。
5.利用空间站进行面向大众的多样化的航天科普活动。
2022年,我国空间站将全面进入在轨建造阶段,规划了六次飞行任务,包括两个实验舱的发射,两艘神舟载人飞船的发射,还有两艘货运飞船的发射。通过这六次发射任务,完成中国空间站的在轨建造,转入运行阶段。
由此可见,神舟十三号号的任务是在我国的空间站建设中起到了承前启后的作用。神舟十二号的航天员出色地完成了任务,特别是完成了出舱活动和其他的多项技术实验,但是从完成空间站建设的角度,仅仅是开始。航天员由于条件限制只在轨三个月的时间,这对于明年的建设和今后繁重的空间站的科学技术试验来说,三个月的在轨时间还不能满足全部要求。因此,柛舟十三号的号将航天员把在轨时间延长到六个月是完全必要的,以后可能还会进一步的延长航天员的在轨时间。此外,为了更专业地进行太空科学试验,今后还会送经过训练的科学家或载荷专家进入中国空间站。神舟十三号为何要有女航天员?它有何挑战 ?这个问题我之前已经回答过了,可以去找找看。

黄志澄 2021-10-17

目前发射航天器的航天运载器主在要有火箭和以火箭发动机为动力的航天飞机以及用飞机来发射火箭或火箭飞机。为了提高火箭的效费比,火箭要发展重复使用技术和简化发射技术,实行如民航那样的航班化。此外,各航天大国正在研究许多新技术,主要有:
1.空天飞机。空天飞机是航空航天飞机的简称。它是在上升段使用吸气式发动机和火箭发动机、能在常规跑道上水平起落、具有飞机外形的往返于地球表面和地球轨道之间的航天运载器。空天飞机在大气层内飞行时,可用空气中的氧气做氧化剂,减少氧化剂的装载量,从而减少飞机的质量和体积,并由此降低了成本。此外,由于它可像普通飞机一样完全重复使用,且能水平起飞,水平降落,这样就省去垂直发射火箭所需的复杂设备。
2.轨道炮。轨道炮是电磁炮的一种。电磁炮是利用电磁力产生动能推进航天器的一种先进的航天运载系统,与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力,但其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸或航天器的速度和射程。
3.太空电梯。1895年,俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。曾建议建造一座“天体城堡”,这座城堡将与巴黎的埃菲尔铁塔相似。NASA的网站上介绍了如何在靠近地球赤道上建设高大铁塔,并通过电缆连接到在地球同步轨道上的卫星。电磁动力车辆将在大约五个小时内到达地球轨道,同时沿途为游客提供令人惊叹的景色。对于建造在地球上的天梯,需要位于距离地面至少3.6万千米上空,使用3.6万千米长的缆绳与地面连接。这种缆绳必须十分结实,只有碳纳米管可以胜任。
4.激光推进技术。激光推进技术是利用远距离高能激光加热工质,使得工质气体热膨胀或者产生电流间接产生推力,推动飞行器前进。激光推进是推动飞行器前进的新概念推进技术,具有比冲高、有效载荷比大、发射成本低等优点,可广泛用于微小卫星近地轨道发射、地球轨道碎片清除、微小卫星姿态和轨道控制等领域。
5.核聚变动力火箭。在核聚变反应中,核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量。大多数的聚变反应堆都是利用托卡马克装置将燃料限制在一个磁场之中来驱动聚变反应的。但是,托卡马克装置太重,并不适合用于火箭之上。因此,核聚变动力火箭必须要采用另一种触发聚变的方法,即惯性约束核聚变。这种设计以高能光束(通常是激光)来代替托卡马克装置中的磁场。当聚变反应发生后,磁场再引导炽热离子喷向火箭尾部,产生核聚变火箭的推进力。
6.反物质推进器。反物质是一种和通常物质的质量完全相同、但电荷相反的物质。反物质原子由反质子、反中子和正电子(普通电子带负电)组成。当反物质原子和通常物质的原子碰撞时,两种原子会湮灭并释放出巨大的能量。由于反物质和物质如果相遇,将会湮灭,正反物质的质量将会全部转化为能量,从而释放巨大的能量。
目前,上述各项新技术都还处于探索阶段,离实际应用还有较大距离。

黄志澄 2021-09-23

国际空间站在2024年以前是会正常运转的,但由于空间站的寿命已经超过了设计寿命,所以会出现很多的部件老化问题。比如最近俄罗斯舱段就出现了裂纹问题。但是我想这样一个大型空间基础设施必须要尽量延长它的寿命,来提高它的使用价值。据报道,美国宇航局会让国际空间站尽可能运行到2028年或2030年。从国际空间站的构型来看,也存在这种可能性。
从现在美国航天局的计划来看,他们正准备大力推进国际空间站的商业化。商业化的方法主要是两种,一种是实现太空旅游,允许私人游客进入空间站,并且要支付较高的费用。第二种方法是在空间站上进行的科学试验项目需要支付一定费用,这样做可以增加空间站收入,而且可以激发创新活力,因为只有那些具有商业前景的创新项目,才愿意付高昂的费用到空间站上进行科学实验。除此以外,美国还正在鼓励发展商业的空间站和建设太空酒店,但这些可能要一段较长时间后才能够实现。
因此,在我看来,在未来十年中,太空将进入“双空间站”时代,即在地球低轨道将有国际空间站和中国空间站等两个空间站。其中,中国空间站有明显的后发优势,但也存在种多挑战。至于俄罗斯是否要退出国际空间站,并建设自己的空间站,目前还带有一定的不确定性,其中涉及到俄罗斯的国力和俄罗斯与美国的政治博弈。

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