宇宙太空“我停留”海底世界“任我游”——“神舟”“蛟龙”再次显身手

作者: 小峰

2012年6月,对中国来讲是不平凡的一月,是令人万分激动的一月。在这个月里,我们中国人无论在一望无际的外太空,还是在一望无垠的海面,都有了更深的足迹。神舟九号首次验证了手控交会对接技术,并取得了巨大的成功;“蛟龙”号经过几次试验,也最终突破7 000米大关,为我们任游海底世界提供了保证。回望精彩时刻,令人心潮澎湃。今天,科学启蒙小记者将带领同学们一起探秘神舟九号与“蛟龙”号。

神舟九号与天宫一号实现“太空握手”

“握手”天宫不容易

太空“握手”准备有哪些

这次的航天员手控交会对接在阳照区进行,神舟九号飞船采取的是倒飞姿势,天宫一号采取正飞姿势。在此之前,3名航天员已按计划顺利撤出天宫一号,依次关闭天宫一号实验舱和神舟九号轨道舱,返回舱门,在神舟九号飞船的返回舱就座。

太空“握手”过程很复杂

天宫一号与神舟九号组合体按照地面指令分离,神舟九号自动撤离至与天宫一号相对距离400米的停泊点处,随后,神舟九号以均匀的速度和稳定的姿势向天宫一号逐渐靠拢。

当神舟九号到达140米停泊点时,在地面科技人员对两航天器飞行状态进行全面检查确认之后,神舟九号飞船转由航天员手动控制。就座在中间座椅的航天员刘旺操作平移和姿态控制手柄,控制神舟九号飞船向天宫一号目标飞行器缓缓接近。航天员景海鹏、刘洋密切监视飞船仪表参数和对接靶标。

神舟九号与天宫一号对接环接触,经过捕获、缓冲与校正、拉回、锁紧等过程后,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器建立刚性连接,形成组合体。

太空“握手”试验很成功

在航天员的精准操控下,神舟九号飞船成功实现与天宫一号目标飞行器交会对接,我国首次航天员手控交会对接取得圆满成功。手控交会对接的成功,实现了中国空间交会对接技术的又一重大突破,是国家载人航天发展第二步战略目标取得的一个重要进展。

太空生活大揭密

舱内压力服

舱内工作服

舱外压力服

太空着装真叫贵

航天服分为三种,包括舱内压力服、舱内工作服和舱外压力服。

舱内压力服,主要用于飞船的上升和返回,包括重要的变轨期间,它能够为航天员提供一个自身小循环系统的安全保证。舱内压力服,光是一副手套就有500多道工序,生产一套这样的航天服大概需要十几万元人民币。

航天员进入轨道舱要换上舱内工作服,那是在轨飞行的主要服装。舱内工作服是航天员在飞船入轨后正常飞行时,脱去舱内压力服后穿的服装。舱内工作服一般来讲造型简洁,易于航天员在狭小的空间内穿梭,方便在舱内活动和工作。

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这次任务不需要航天员出舱,所以我们看不到航天员们穿舱外压力服。舱外压力服适用于出舱活动,个头比较大,功能更完备,是一个独立的小循环系统,能适应舱外独立飞行的条件。其实舱外压力服就是个小型的载人航天器,重量约120千克,因为在太空当中一切处于失重状态,所以航天员穿上舱外压力服后可以轻松行走。一套舱外压力服高达上千万美元。

航天食品鲍鱼丸

航天食品红烧鲍鱼罐头

航天食品果味压缩饼

航天食品莲子粥

食谱食品包

航天月饼

航天员食谱很“家常”

神舟九号在天上停留的时间大约是13天,比我国之前的航天载人时间都长,这一段时间里航天员在天上吃什么、怎么吃显得格外重要。

能吃家常菜 能喝柠檬茶

神九航天员一日三餐都能吃上炒米饭,分别是:什锦炒饭、咖喱炒饭、冬笋火腿炒饭。

除了主食,黑椒牛柳、雪菜肉丝这些平时我们餐桌上常见的炒菜在太空也能吃到。此外,还有酱萝卜等小菜,搭配颇为精心。

航天员在失重的环境下,有可能会出现味觉暂时退化,为了避免这种情况发生,此次食品包中还备有各种调味品,如叉烧酱、川味辣椒酱等。此外,还有巧克力、菠萝汁、浓香奶茶、柠檬茶等颇受女性喜爱的餐后甜点和饮料。

顿顿吃热菜 不再是奢望

据悉,航天员并不是在天宫一号里用餐,而是在神舟九号的轨道舱内。天上和人间一样,吃饭得先有厨房,光吃零食是不行的。

此次神九还带上了食品加热器,被隐藏于舱体,在这里既不需要家庭生活中的锅碗瓢盆,航天员也不必亲自“下厨”,通过这个装置,利用事先配备好的食品材料,就可以加热出一份份美味佳肴。航天员可以吃上热饭。这一次,航天员顿顿吃热菜将不再是奢望。

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航天员食品讲究多。为方便航天员在太空失重条件下进食,防止食物在飞船舱内四处飘浮,航天食品一般被加工成一口大小,并且包装内没有流动的汤汁,也就是“一口吃”食品。

为减轻飞船舱内废物收集系统的负担,航天食品都不含残渣,如骨、皮、核等。

航天员住处很“舒适”

为了给航天员营造健康、舒适的睡眠环境,天宫一号设了两个专用睡眠区,里面有独立的照明系统,航天员可自主调节光线。舱壁上还贴有非常居家的挂带,供航天员存放细软小物品。睡眠区正中间的黑色可折叠小桌板用来摆放书籍和电脑。

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对人类来说,大气层外的空间是真正的“生命禁区”,如何为航天员在真空、温差极大、辐射极强的空间里营造一个健康、舒适的生活环境尤为重要。据航天员科研训练中心医学要求与评价研究室的科学家介绍,面对天宫一号目标飞行器在轨无人运行一年左右的工况,神舟九号飞船发射前,科技人员完成对天宫一号载人环境的安全性进行评价、分析和确认,确保了天宫一号的载人环境能够保障航天员的安全、健康和正常工作。

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中国女航天员首次进太空

“神女应无恙,当惊世界殊。”刘洋终于将中国女性的微笑带入了太空。这位“飞天女”是如何诞生的呢?

不拿性别当借口,苦练本领追前辈

“太空环境不会对男女航天员区别对待,从今天起你们要漠视性别,不要总拿女性当借口,你们和男飞行员是一样的。”这是刘洋到部队的第一天听队长讲的话。也就是从那一天起,刘洋暗自发誓一定要严格训练。除此之外,摆在刘洋面前最大的难题,是要在两年里追上两位搭档14年的训练成果。如何追?除了更刻苦、更勤奋,别无他路。把一天当成两天,甚至当成三天来用。为了尽快掌握训练内容,两年来,刘洋几乎放弃了一切休息时间和娱乐活动,一门心思扑在学习训练上,基本没迈出航天城大门一步。

危急时刻很镇定,圆飞天梦有依托

飞行非但不浪漫,还充满了风险与挑战,更何况是在太空中飞行,急需危急时刻的镇定。刘洋曾驾驶战鹰进行一项俗称“盲飞”的仪表飞行。飞机离开地面,刘洋刚发出“收起落架”口令,便听到“砰”的一声巨响,一股鲜血喷到挡风玻璃上,座舱内立刻充满了焦糊味。机械师紧急报告:“右发动机温度升高,动力下降。”危急时刻,刘洋表现出少有的镇定,她集中精力保持住状态,和机组同事密切配合,在能见度不足2千米的情况下,实施紧急着陆。成功降落后一检查,飞机共撞上了18只信鸽,有两只被吸进了进气道。如果应急处理稍有差池,后果不堪设想。

刘洋

7062米洋底留下中国人“脚印”

6月1日,国际儿童节,小朋友们在欢度自己节日的时候,我国蛟龙号载人深潜7 000米级海试也正式拉开了大幕。对于“蛟龙号”,读者朋友们一定不陌生,我们在前几期刊物上都有关注,并一同见证了每一次的进步。

“蛟龙”再创新纪录

中国“蛟龙号”载人潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟试验海区创造了中国载人深潜最新纪录,首次突破7 000米,达到7 062米。这是世界同类型载人潜水器的最大下潜深度。这意味着“蛟龙号”已经成为世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器,可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域自由行动。

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下潜过程精彩回放

北京时间6月24日早晨5时29分潜水器开始注水下潜,“蛟龙号”入水时海试现场下起了雨,但入水过程非常顺利,“蛟龙号”以每分钟42米的速度下潜,早晨5时40分,下潜深度已达400米。6时44分,“蛟龙号”下潜深度超过3 000米。8时54分,下潜深度7 005米。8时57分,下潜深度达7 015米,并已经坐底。9时15分,“蛟龙号”深度稳定在7 020米,并开展了相关作业。15点30分左右,潜器浮出水面;16时左右,潜器被成功回收。

随后进行的第5次下潜,深潜深度又有了突破,达到了7 062米。

人类极限深潜的突破

“蛟龙号”最大下潜深度设计为7 000米,此次已成功实现最大下潜深度。它是如何做到呢?这里面又有哪些奥秘呢?科学启蒙小记者带着这些问题采访了相关专家。

小记者

“蛟龙号”是被母船的缆绳吊着放入水中的,那它下潜过程中一直是带着缆绳吗?

专家

“蛟龙号”是无动力自主下沉与上浮,当它入水后,“蛙人”乘坐橡皮艇就将缆绳解开,“蛟龙”号便完全自主、独立运行。

在下潜试验前,现场工作人员都要测海底作业区的海水密度,确定“蛟龙号”需要搭载多少重量的压载铁。由于有压载铁,潜器为负浮力,进入海水中后开始下沉。当到一定深度,潜器根据作业需要抛掉部分压载铁,以使潜器的重量最大限度接近海水密度,减少螺旋桨的工作压力。

专家

“蛟龙号”坐底后,潜航员操作潜器进行标志物布防、沉积物采样和海底微型地貌勘测等。在完成所有作业后,潜航员操作再次抛掉压载铁,潜器变为正浮力,开始上升。

小记者

神州九号宇航员在太空工作、生活的视频图像我们可以清楚地看到,那“蛟龙号”是否也可以实时向母船传回生命舱内或者外部摄像头拍摄到的视频图像呢?

专家

“蛟龙号”下潜作业过程中与母船依靠水声通信机来传输信息,但水声的特性决定了声学通信机传输信息的速率慢、容量低,只能保证语音、文字、数据和图片的传输,达不到视频实时传输的要求。

小记者

潜航员出舱时我们看到他们所穿的衣服与宇航员极为相似,那他们在下潜过程中是否也要穿“宇航服”?他们在舱内是否也会失重?

专家

“蛟龙号”每下潜10米它所承受的压力就增加一个大气压,但是潜器生命舱内基本是恒温、恒压的,而且有氧气供给。因此,潜航员并不需要穿“宇航服”,他们在下潜过程中也不会经历失重。

不过,有一点值得注意,潜器在下潜过程中,环境温度会逐渐降低,舱内的温度也会开始降低,所以潜航员在下潜时需要有一些防寒措施,穿着较厚的衣服下潜。此外,7 000米级海试每次试验都长达10个小时,但他们注意力要高度集中,而且潜器内解手不便,因此他们都很少吃东西和喝水,只吃一点苹果或巧克力而已。

“蛟龙”极限深潜的意义

自古以来,中国人就有着探寻深海奥秘的梦想。“蛟龙”一次次破纪录的深潜,从刚起步时的50米到去年的5 000米,再到如今的7 000多米,这条“中国龙”证明其有能力在全球99.8%的海底游弋,对中国开展海底勘探、了解海洋生物乃至生命起源研究构成有力的技术支撑,更是一个国家深海技术竞争力的体现。

深海科研的有力技术支撑

海洋深处蕴藏着丰富的油气和矿产资源,将有助于解决人类资源能源日益匮乏的难题。那些生活在极端环境中的生物具有巨大的科研和经济价值,海底的地形地貌、生命活动等,都隐藏着解开地球起源奥秘的钥匙……对于拥有300多万平方千米“蓝色国土”的中国来说,具备深海探测能力,意义不言而喻。

国家深海技术竞争力的提升

拥有大深度载人潜水器和具备精细的深海作业能力,是一个国家深海技术竞争力的体现。目前,美国、法国、俄罗斯、日本拥有数艘6 000米级深海载人潜水器,而它们的最大工作深度均未超过6 500米,经常下潜深度也不过5 000米。

“‘蛟龙号’载人深潜器在世界上同类型的载人潜水器中具有最大设计下潜深度——7 000米,这意味着深海高技术领域的最前沿。”“蛟龙号”的总设计师如是说。他还说,作为中国自行设计、拥有自主知识产权的第一台深海载人潜水器——“蛟龙号”,从方案设计、初步设计到详细设计,全部由中国工程技术人员自主完成。其关键核心技术,像耐压结构、生命保障、远程水声通信、系统控制等,都是我们自己突破的。总装联调和海上试验也是由我国独立完成的。

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“蛟龙”将有新使命

随着“蛟龙号”载人潜水器逐步完成海上试验,它将被赋予新的使命——开展试验性应用。它将成为科学家和工程技术人员的“坐骑”,运载他们进入深海,在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底执行各种海洋科学考察任务。

专家称,针对目前国际海底区活动的需要,并根据“蛟龙号”的实际技术状态,我们准备在西南印度洋、太平洋等重点关注区域开展试验性应用的调查计划。

通过试验性应用航次,一方面可以尽快满足国内科技界对“蛟龙号”的急切需求,尽快取得一批高水平的研究成果,另一方面有利于逐步形成“蛟龙”号的业务化运行能力,培养出一支专业化和职业化的应用队伍,探索出一套面向全国开放的应用机制。

与“蛟龙号”可以到达的99.8%的海底相比,人类对深海还知之甚少。在探索深海大洋的征程中,中国载人深潜的发展之路还很漫长。“‘蛟龙号’虽让我们进入了世界载人深潜‘高技术俱乐部’,但最终,我们要做出1.1万米级的载人潜水器,在海洋最深处的海底自由航行、作业。”“蛟龙号”第一副总设计师、海试现场副总指挥对此充满信心。