看向空间的眼睛

2018-05-22 02:02任致远
飞碟探索 2018年3期
关键词:天宫神舟观测

任致远

空间包括地球空间、日地空间、行星际空间。人类探索的足迹遍布陆地、海洋之后,又开始向着茫茫太空进军。空间探测针对的目标可以说是包罗万象,总体上可以分为三个部分:一是监测地球上的地理和气象活动,二是监测近地空间环境,三是宇宙深空天体的天文观测。

对人类来说,与大海相比,太空无疑更不友好:单单是逃离地球的引力就需要耗费巨大的能量,换算成金钱,其成本远远高于在地球表面跋山涉水,环游世界。为什么人类仍要探索太空呢?首先,探索太空衍生出来的副产品包罗万象——从小小的为他人提供便利的产品到改变人类生活方式的重大发明,有可能阻止致命事故或挽救生命的关键技术,不一而足。其次,正如不能将所有鸡蛋装在一个篮子里一样,人类也不能将生存延续的所有希望放在地球上,一次较大的流星撞击都很有可能让我们重蹈恐龙的命运。第三,人类携手进行太空探索,有助我们更好地了解自己的家园、更清楚地监测人类活动对地球环境的影响,为人类可持续发展提供战略性资讯支持。展望未来,我们还会设法离开地球,在月球建立基地、在火星创建城市、在木星建造居住地等等。

世界太空探索简介

斗转星移,岁月如梭。人类经过不断开拓进取,科技发展日新月异,才使我们有了探索宇宙的技术资本。1957年10月4日,苏联第一颗人造卫星上天,拉开了人类航天时代的序幕。1961年4月12日,苏联宇航员加加林首次进入太空。1969年7月16日,美国“阿波罗11”号飞船,载着阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯三人在美国肯尼迪航天中心升空,飞向月球,人类首次登月。1994年,美国发射了“克莱门汀”号无人驾驶飞船,对月球进行了新的地貌测绘,为在不久的将来建立月球基地和月基天文台打下基础。1998年1月6日发射升空的“月球勘探者”,携带中子光谱仪探测氢原子,最终发现在月球两极的盆地底部存在水……这些高科技的发展与人类对宇宙探索的渴望紧密相连,人类对宇宙探索的渴望促进了高科技的发展,高科技的发展又使人类对宇宙的探索有了更雄厚的实力。

中国宇航太空技术发展的重大历史事件回顾

中国的空间探测史始于1956年。那一年2月,钱学森先生向中央提出了《建立中国国防航空工业的意见》。3月,国务院制订《1956年至1967年科学技术发展远景规划纲要(草案)》,其中提出要在12年内使中国喷气和火箭技术走上独立发展的道路。1956年4月,航天工业委员会成立。1956年5月10日,聂荣臻副总理向中央提出《建立中国导弹研究工作的初步意见》。5月26日,周恩来总理主持中央军委会议讨论同意,并责成航天工业委员会负责组织导弹管理机构和研究机构。1956年10月8日,钱学森受命组建了中国第一个火箭、导弹研究机构——国防部第五研究院(即现在的运载火箭研究院)。酒泉卫星发射中心是科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一,是中国建设的第一个卫星发射场。

1958年,酒泉衛星发射中心主要用于执行中轨道、低轨道和高倾角轨道的科学实验卫星及返回式卫星的发射任务。1960年11月5日,这里成功地发射了中国制造的第一枚地地导弹。1970年4月24日,

中国第一颗人造地球卫星成功发射,由此开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后,世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。1975年11月26日,中国第一颗返回式卫星在这里发射成功。1981年9月20日,中国首次成功地用一枚火箭发射三颗卫星。1984年4月8日,“东方红2”号首次发射成功。1987年8月,酒泉卫星发射中心为法国马特拉公司提供了发射搭载服务,使中国的航天技术开始走向世界。

1999年11月20日早晨6时30分,中国第一艘试验载人飞船“神舟1”号在酒泉航天发射场发射升空,开启了载人航天事业的光辉序幕。1999年11月21日3时,地面指挥中心向飞船发出返回指令,“神舟1”号飞船于北京时间1999年11月21日3时41分顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场。飞船在太空中共飞行了21小时。

经过“神舟1”号到“神舟4”号的几轮试验发射,中国载人航天技术日渐成熟。2003年10月15日9时10分左右,中国的第一艘载人飞船“神舟5”号顺利进入预定轨道。从这一刻起,杨利伟成了浩瀚太空迎来的第一位中国访客。从此以后,中国的航天事业更加日新月异。

“神舟6”号在2005年10月成功发射,搭载费俊龙、聂海胜两位宇航员成功遨游太空。2008年9月“神舟7”号顺利进入太空,景海鹏留守返回舱,翟志刚(指令长)、刘伯明分别穿着中国制造的“飞天”舱外航天服和俄罗斯出品的“海鹰”舱外航天服进入轨道舱。翟志刚出舱作业,刘伯明在轨道舱内协助(刘伯明的头部及手部部分出舱),实现了中国历史上宇航员第一次的太空漫步。中国成为第三个有能力把航天员送上太空并进行太空行走的国家。

2011年9月29日21时16分3秒,中国首个目标飞行器和空间实验室“天宫1”号在酒泉卫星发射中心成功发射。“天宫1”号的发射标志着中国已经拥有建立初步空间站,即短期无人照料的空间站的能力。服役至今的“天宫1”号,已远远超出预计寿命,但控制和动力系统仍然运行良好,6年多来进行了大量飞行测控试验和空间站建造运行的技术验证,与“神舟”系列飞船进行了多次对接,均成功完成。她的后继者“天宫2”号空间实验室于2016年9月15日22时04分09秒在酒泉卫星发射中心发射,在“天宫1”号的基础上开展更大规模的空间站技术研发,并承担了许多科学研究项目,覆盖包括地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等不同的学科。“天宫2”号与“神舟11”号载人飞船、“天舟1”号货运飞船实现了多次顺利对接,特别是“天舟1”号将中国航天史上最大的13吨有效载荷顺利运抵“天宫2”号。这标志着中国向空间站输送人员物资的补给能力已日趋成熟。

2016年8月16日1时40分,酒泉卫星发射中心用“长征2”号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号发射升空。随着“墨子”号的顺利升空,中国成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家,将实现“天地一体化”量子通信网络的初步构建,成为量子通信领域的最强音。作为迄今唯一被严格证明是无条件安全的通信方式,量子通信技术在金融、军事和政务等领域的应用前景得到了世界各国的广泛关注,美国、日本等国也启动了相关的研究计划。“墨子”号的发射,更巩固了中国在量子通信领域的世界领先地位。

与此同时,中国在深空探索领域的技术也在迅速提升。2013年12月2日1时30分,中国在西昌卫星发射中心成功将“嫦娥3”号探测器送入轨道。2013年12月15日4时35分,“嫦娥3”号着陆器与其搭载的巡视器分离,“玉兔”号巡视器顺利驶抵月球表面。2016年7月31日晚,“玉兔”号月球车超额完成任务,停止工作,着陆器状态良好。“玉兔”号预期服役3个月,但它一共在月球上工作了972天,超长服役2年多。

中国空间天文发展概况

中国宇航和空间技术的突飞猛进,也为相关科研领域带来全新的发展机遇,点燃了国人追逐太空梦想的壮志豪情。各大高校、科研院所都全力以赴投入空间科研的热潮之中。“天宫2”号搭载的空间实验室,在短短2年时间内,已经取得了一大批优秀的实验成果,在一些重点领域,例如微重力环境下的生命活动、物质结构等方面,都获得了全新的认知。放眼太空科学蓝图,空间天文观测无疑是其中最具挑战性、最考验国家整体科技实力的一个领域。一架合格的空间望远镜,不仅要通过一系列地面测试,还要能够在充满辐射的严苛太空环境中精确、稳定、持久地运行,屏蔽各种干扰因素,采集到尽可能纯净的观测数据,并完整发送到地面接收系统。这些技术要求都需要雄厚的研发实力和许多科研工程机构之间的精准协作。美国和欧洲从20世纪80年代就开始不断研制和发射各种不同波段的天文观测设备,90年代的哈勃空间望远镜成为空间天文史上的集大成之作,极大拓展了人类对星际空间和整个宇宙结构的认识。

与地面观测相比,空间天文存在三方面的巨大优势。首先是完全摆脱了大气层对空间电磁信号的吸收和干扰,可以将观测波长拓宽至整个电磁波谱范围,并获得绝对清晰的图像;其次是天体不再有东升西落和地理纬度的限制,可自由对整个天空进行长时间观测;第三,一些小型探测器的指向操控非常灵活,可以迅速对短暂的天体爆发现象做出反应,及时获取数据,捕捉潜在的重大科学发现。正是基于以上原因,发达国家长期以来不遗余力地开展空间天文观测研究。

与欧美相比,中国的空间天文观测研究虽然起步较晚,但一直与航天工程保持着紧密同步的迅速发展。2001年,“神舟2”号搭载了中国第一批天文观测仪器进入太空,用于监测太阳和宇宙天体的高能辐射。随后,搭载探测器的任务先后在多个飞行器上完成,特别是“嫦娥2”号搭载的高分辨率相机不仅获得了迄今最为清晰的月球表面照片,而且在其后的实验中近距离地完成了对小行星4179的观測(最近距离仅为3.2千米)。“嫦娥2”号在完成探月任务后即飞往在天文研究中有极其重要意义的、距离地球约150万千米的地球一太阳系统的第二拉格朗日点,进行科学考察任务,成为一部“专职”的空间探测设备。

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