为何只飞400公里高?太空WIFI怎么用?揭开空间站背后的“奥秘”
6月17日,中国空间站天和核心舱迎来首批“太空访客”。当日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心准时点火发射,进入约400公里的预定轨道。约6.5小时后,飞船与天和核心舱进行自主快速交会对接形成组合体。随后,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员进驻天和核心舱。
接下来,三位航天员将完成为期3个月的在轨驻留,开展机械臂操作、出舱活动等工作,验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。
2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭准时点火发射。人民网记者 翁奇羽摄
“太空家园”建设分为几步?
载人航天工程办公室主任助理季启明介绍,空间站建造任务分为关键技术验证和建造两个阶段实施,共规划12次飞行任务,计划2022年前后完成。
其中,关键技术验证阶段规划了6次任务,包括天和核心舱发射、2次天舟货运飞船和2次神舟载人飞船的发射。这一阶段任务主要目的是:验证航天员长期在轨驻留、柔性太阳电池翼、大型柔性组合体控制等关键技术,开展空间科学实验和技术试验,为空间站建造和运营奠定基础。
建造阶段也规划了6次任务,包括问天实验舱、梦天实验舱和2次货运飞船、2次载人飞船发射。这一阶段任务主要目的是:全面完成以三舱为基本构型的空间站在轨组装建造,建成国家太空实验室。
“在这一系列任务中,每次载人飞船发射前先发射一艘货运飞船,运送航天员在轨生活物资等。每次载人飞行任务航天员乘组都是3人,在轨驻留时间为3-6个月。”季启明表示,在此期间,航天员将开展货运飞船物资转移、再生生保系统验证,空间站舱段管理,机械臂操作、在轨维修、出舱活动和舱外操作,以及多领域空间科学实验与技术试验。
空间站完成建造后,将进入为期10年以上的应用与发展阶段。
神舟十二号飞船与天和核心舱交会对接模拟示意图。航天科技集团五院供图
空间站为什么只“飞”400公里高?
空间站又称太空站、航天站,是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。一般来说,空间站大都在约400公里高度的轨道上运行,比如,我国的天宫一号、天宫二号空间实验室,目前仍在轨运行的国际空间站,以及我们开始建造的中国空间站。
众所周知,航天发射是非常昂贵的。空间站飞往更高的轨道需要消耗更多的能量,对运载火箭的运载能力是一个很大的考验。如果要把成吨的设备携带到较高的高度,一来没有太大必要,二来成本也过于高昂。
实际上,大气是随着海拔增加而逐渐变薄的,太空和地球大气层之间并没有明确、清晰的边界。国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线,即“卡门线”,卡门线之外的部分称为太空。一般太空实验所需要的接近真空的环境、无云层遮挡的望远镜观测优势、近乎无重力的实验条件等,400公里高度都可以满足。
此外,这个高度设置,还考虑了航天员和空间站本身的安全问题。