5月10日1时56分,我国第四艘货运飞船——天舟四号货运飞船成功发射,拉开了中国空间站在轨建造阶段的序幕。
天舟四号是从文昌航天发射场出发的,由长征七号遥五运载火箭成功发射升空。据悉,天舟四号与空间站组合体进行交会对接仅用6.5个小时就完成了。
天舟四号是一艘怎样的飞船?它此行的目的何在?我们一起来聊一聊。
天舟四号
随着我国航天科技水平的提高,各个系列的航天器也先后亮相。神舟系列、天舟系列、天宫系列、嫦娥系列、天问系列等国之重器横空出世。
我国航天事业蒸蒸日上,国人欢欣鼓舞,许多人都成了妥妥的航天迷,如果你问他们各系列的航空器都担负什么使命,他们一定会言简意赅地告诉你:“神舟系列为载人飞船、天宫系列为空间站icon、嫦娥系列为月球探测计划、天问系列为行星探测计划,本次发射成功的天舟四号属于天舟系列,为货运飞船。”
简单来说,天舟系列货运飞船是为我国空间站运送补给物资的飞船,其中天舟四号是世界上现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。
天舟四号带了哪些物资?
预计在今年6月份,神舟十四号载人飞船将发射,神舟十四号的航天员们将在轨驻留6个月,此次天舟四号的任务就是运送重要物资,目的是为后续神舟十四号乘组完成驻留任务做准备。
不得不说“天舟四号”的“带货”能力真的是非常强。此次它采用了支架、货包、贮箱等多种方式,装载了共计多套货物。神舟十四号乘组人员日常所需的饮水、食品、服装、卫生用品以及开展材料科学、微重力、航天医学试验等要用到的各类仪器、设备应有尽有。
影响航天器发射的因素有哪些?
“天舟四号”成功发射再次令国人振奋。众所周知,航天器的发射需要非常严苛的条件,任何一个条件的改变都可能让之前的所有努力功亏一篑。那么影响航天器发射的因素有哪些呢?
1.雷暴天气
年3月,一颗造价约合80亿人民币的卫星搭载美国宇宙神-半人马座火箭发射,但是天公不作美,火箭在升空过程中突遭雷暴天气,结果火箭被闪电击中,多处设备受损,最终火箭仅在空中停留了40秒就发生了爆炸。
年11月,美国的“阿波罗11号”在发射期间曾被闪电击中2次,这导致驾驶系统和传感器发生异常,宇航员快速进行手动操作才使航天器恢复了正常。
雷暴为什么会有如此大的威力?因为当雷暴发生时,附近区域温度可达1~2万摄氏度,而航天器内部有大量精密电子设备和元件,雷暴会导致这些设备和元件损坏。
同时在航天器发射过程中,地面要配备雷达遥感及信号接收设备,雷暴天气同样会干扰这些设备的运行,一旦地面设备发生故障,航天器就可能脱离地面管控,整个任务就可能会失败。所以,在航天器发射时必须避开雷暴天气。
2.高空风的影响
年SpaceX猎鹰重型火箭首次商业发射就曾因高空大风而推迟。
年12月22日“长征八号”火箭成功发射,但之前火箭是定于12月20日发射的,导致火箭发射时间推迟2天的原因同样是高空风。
所谓“高空风”是指距离地面4到20公里的强风。航天器在升空过程中要穿越风区,如果风速过大,航天器就可能在气流冲击下改变飞行方向,甚至是弯曲变形。
所以,在航天器发射前必须随时观测、预报高空风,一旦发现高空风即将来临,为了确保发射任务顺利完成,必须及时调整发射时间。
3.温度影响
一般来说火箭发射时适宜的大气温度为-20摄氏度至40摄氏度。
首先,航天器发射时要尽量避开极寒天气。
我们知道,各类航天器发射时必须搭载火箭,火箭在运行过程中必须借助推进剂,而推进剂只有在适宜的温度下才会正常发挥效能,过低的温度会导致燃料凝固。
此外,极寒天气还会导致火箭上的部分开关、活门等出现卡滞现象,这无疑会影响航天器的正常运行。
过低的温度还会在火箭外部凝结成水滴甚至冰晶,影响火箭的部分设备和零件的性能。
其次,航天器发射时气温也不宜过高
火箭发射时气温过高,燃料会发生汽化,运载器的绝缘性能就会大大降低。
4.降水和云雾
前面提到航天器发射时,需要地面设备的操控,降水会导致空气中的湿度增大,无线电波会因此被削弱并发生散射,地面设备的灵敏性会降低。
另外,航天器在运行过程中,速度是非常快的,雨滴降落下来会和高速运行的航天器发生撞击,撞击会产生强大的冲击力,航天器的外壳可能损伤。
另外,大雾天气会导致可见度降低,地面的监测和跟踪设备也会因此受到影响。
从气象的角度来说,没有大风、雷电、云雾、气温在-20℃到40℃之间的天气状况最适宜航天器的发射。所以,每一次航天器的成功发射,都必须严格的气象条件作保障。好在随着科技的发展,气象预报和监测水平已经大大提高。
4.太阳风暴及耀斑的影响
年美国银河4号通讯卫星损毁,就与太阳风暴有关。
我们先来看一看“太阳风暴”和“耀斑”的概念:
太阳风暴,是指太阳上的剧烈爆发活动,它可在日地空间引发一系列强烈的扰动。
耀斑是太阳表面局部区域突然大规模能量释放的过程,它可引起局部区域瞬时加热,向外发射各种电磁辐射,并伴随粒子辐射突然增强,所辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱。
太阳耀斑和太阳风暴发生时,电磁辐射的强度会急剧增加,这些电磁辐射会造成大气密度升高,这会让航天器遭受来自大气的巨大阻力,可能导致航天器偏离轨道。此外,电波传播路径上的金属屏蔽层也会因电磁辐射增加,无线电波信号传输会受到影响。
太阳风暴还会产生高能带电粒子流,它会破坏航天器上的电子器件和材料,持续性的高能电子暴还可能引发航天器的内带电效应。
发射基地如何选址
“天舟四号”是从文昌航天发射场出发的,它和酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心并称为我国四大卫星发射基地。
这几个地方之所以成为发射基地是因为它们具有得天独厚的地理位置条件,发射基地究竟该如何选址呢?
1.气象条件
咱们前面提到航天器的发射必须有非常严苛的气象条件。所以发射基地必须选在晴天多、阴雨天少、雾天少、湿度低、风速小的地方,只有这样的地方才有利于航天器的发射和跟踪。
2.地形因素
通过观察文昌、酒泉、西昌、太原四大发射基地,不难发现这些地区的地形特点都是平坦开阔的,这样的地形条件有利于航天器的跟踪与观测。
3.交通条件
因为航天器的打造需要用到许多材料与大型设备,所以发射基地必须选在内外交通便利的地方,这样有利于大宗物资的运输。
4.纬度条件
发射基地最好选址在纬度低的地方,因为纬度低的地区,惯性离心力大且地转偏向小,航天器的自转线速度大,这样就可以节省燃料和成本。
比如我国的文昌航天发射场是世界上为数不多的低纬度发射场之一,在那里发射的地球同步卫星和在西昌发射相比可节约燃料约公斤。
同时,出于安全性考虑,发射基地的选址也要相对隐蔽,比如酒泉发射中心就位于酒泉市东北部的戈壁腹地,显然那是个人烟稀少的地方。
航天器发射时间为什么多为晚上?
细心观察,你可发现多数航天器会选择在晚上进行发射,这是为什么呢?
第一个原因是晚上发射有利于航天器以最佳角度接受来自太阳的能源。
航天器搭载火箭升空,火箭装载的蓄电池容量是有限的,解决这一问题的最好方法就是选择在夜间发射航天器。因为当夜间发射的航天器抵达数万千米的高空时,太阳就可以用最大的夹角照在1万多块太阳能蓄电池上,有了来自太阳的能量,太阳能蓄电池就工作起来,卫星就有了无尽的能源。
第二个原因是夜间发射航天器,便于观测和追踪
航天器在夜间发射,天空一片漆黑,当火箭升到一定高度后会受到阳光照射,被照亮的航天器非常便于地面工作人员进行追踪和观测。
写在后面的话
从古至今,我国人民就有探索广袤无垠太空的愿望,“嫦娥奔月”“万户升天”的故事寄托着我们对遥远太空的无限向往。在航天人的不懈努力下,我们的航天科技水平日益提高,我们正向着航天大国和强国的方向迈进。
“天舟四号”是年空间站建造任务的首次发射,这正式开启了中国空间站全面建造的大幕,我国的航天事业必将迎来新的辉煌!