这是神舟十七号第二次开展太空行走任务的画面,三位航天员紧密协作,正在执行中国太空历史上首次舱外维修作业。
大功告成
指挥大厅中响起一个声音:“太阳翼修复工作顺利完成,太阳翼发电功能正常!”我国首次舱外维修行动取得了圆满成功。
然而,中国空间站所面临的威胁依旧存在,那就是无处不在的太空微小陨石。
大家好,我是空天同学。之前我跟大家分享过这样一张照片,它是国际空间站在去年12月拍摄到的,机械臂上出现了一个破洞,就好像被子弹击穿了一样。
被微陨石撞出的破洞
这就是太空微小陨石所展现出的真实威力,一个直径两毫米的陨石,就足以击穿1厘米厚的钢板,留下一个几厘米大的洞;要是击中航天员,极有可能导致其死亡。
我国空间站自2021年开始建造,在太空运行还不到三年时间,却已经遭遇了多次微小陨石的撞击。天和核心舱的太阳翼受到损坏,发电效率有所降低。
航天员出舱的第一人称视角画面
好在我们在设计太阳翼时,就充分考虑到了陨石撞击的情况,将太阳翼设计成了模块化的、可快速拆卸和更换的单元组件,坏了更换一块就行。
去年12月21日,神舟十七号进行了首次出舱活动,01号航天员汤洪波和02号航天员唐胜杰对受损的太阳翼进行了检查。
不过,当时只是进行维修试验,检验维修技术是否可行,并非正式的维修工作。试验结果表明,我们设计的维修措施达到了预期效果。
此次神舟十七号出舱的画面
所以,过完年之后,3月2日,神舟十七号进行了第二次出舱活动,正式开展维修工作,因此这被称为“首次舱外维修”。
与第一次出舱不同,这次不再是试验性质,而是“实战”任务,是必须完成的工作,所以压力更大。
此次出舱的是指令长01号航天员汤洪波,还有03号航天员江新林。上一次出舱的02号航天员唐胜杰,这次负责在舱内提供支援。
航天员身处气闸舱内
尽管江新林是首次出舱,但他依然非常出色地完成了所有任务。
他还首次搭乘机械臂,完成了大范围的转移,对空间站的舱体状态进行了巡视检查,确认各系统外观正常,没有发现其他撞击痕迹。
虽然此次出舱活动取得了圆满成功,太阳翼也修复好了,但中国空间站仍然面临着巨大的威胁,主要有三种:一是宇宙辐射,二是太空微小陨石撞击,三是空间天气,主要是太阳爆发。
太阳爆发是可以被观测到的,但微小陨石体积太小,肉眼根本无法看到,雷达也几乎难以发现,所以只能采取被动防御措施。
核心舱、问天实验舱和梦天实验舱的核心区域,都加装了装甲防护板,以保护航天员的生命安全,保护空间站的关键设备。
(天和核心舱,注意舱外这些形状不规则的板子,实际上都是防护装甲)
国际空间站已经在太空运行了二十年,其太阳能电池板面积又特别大,所以遭受撞击的情况比中国空间站严重得多。据不完全统计,国际空间站太阳能电池板上的撞击痕迹已经超过一千个了。
更严重的是,除了机械臂被撞出洞之外,国际空间站的星辰号服务舱再次出现了泄漏情况,根据2月份的报告,每天泄漏约0.9公斤空气。
(国际空间站的太阳能电池板,上面已经有几百处类似的撞击痕迹)
(国际空间站ISS俄罗斯星辰号服务舱的舷窗,小白点就是被尘埃撞击出来的)
虽然这可能是俄罗斯星辰号服务舱制造工艺存在缺陷导致的,但也不能排除有其他漏气点的可能,也很可能与微小陨石撞击有关。
总之,现在美国和俄罗斯虽然在政治上是对立关系,但在国际空间站上,依然不得不加强合作。如果不解决撞击和漏气的问题,轻则国际空间站会提前报废,重则会威胁到航天员的生命,即便傲慢的美国也不敢掉以轻心。
那么,这些微小陨石是从哪里来的呢,它们是不是人造的呢?
太空中的微小陨石绝大部分都是天然存在的,因为太空并非完全的真空,到处都弥漫着尘埃,虽然极其稀薄,肉眼也看不见,但从宇宙尺度来看,却是一片片的尘埃云。
而我们的地球,一直就在这样的太空中高速飞驰,只是我们人类感觉不到罢了。
(你以为太阳系是这样运动的吗?)
地球绕太阳公转的速度是每秒29.8公里,但你以为地球只是单纯地绕着太阳做圆周运动吗?错了!太阳也在围绕银河系中心旋转,速度是每秒220公里。
(实际上是这样的!)
也就是说,每时每刻,太阳都带着地球乃至整个太阳系,以大约79万公里的时速,在银河系中极速飞驰,地球实际上是呈螺旋状前进的。
虽然这些尘埃也在绕着太阳旋转,或者绕着银河系中心旋转,但它们与地球存在速度差,运动方向也不一致,那么地球就会从这些尘埃云中高速穿过,然后与这些尘埃发生碰撞,相对速度一般在每秒11公里到每秒70公里之间,速度比子弹快得多。
(太阳系的真实前进轨迹,地球在银河系中高速穿行,呈螺旋状前进)
其中那些几微米大小的尘埃,进入大气层后瞬间就会燃烧殆尽,连光芒都看不到;
几毫米或者几厘米大小的,可能会发出耀眼的光芒,那就是我们看到的流星;
十几厘米或者更大一些的,就比较少见了,可能会没有完全燃烧完,落到地球表面,这就是陨石。
别看这些尘埃微不足道,但是每天都会发生几万次撞击,非常频繁;每年撞击地球的微小陨石的总质量,可以达到20万吨。
看下面这张图,你想到了什么呢?
(流星雨)
这一幕流星雨,是不是很像你开车时看到的雨滴迎面而来?
是的,实际上并不是流星撞向我们,而是我们地球也在撞向陨石雨,就像高速行驶的汽车撞上雨滴一样。
每年都要撞上这么多微小陨石,地球难道不会减速吗?这一点大家不用担心,因为地球质量太大了,20万吨也不算什么,减速的效果可以忽略不计。
科学家估算,从地球诞生至今近50亿年以来,微小陨石撞击已经让地球质量增加了3.3乘以10的17次方吨,但依然只有地球质量的两万分之一。这就好比一个体重200斤的胖子,体重增加了5克,也就是一枚硬币的重量。
(这是金牛座方向的尘埃云)
但如果是科幻小说里的恒星级飞船,就算能够承受住撞击,飞船穿过宇宙尘埃云之后,也会急剧减速。
在《三体》小说当中就有很具体的描述,三体第一舰队经过四片尘埃云之后,队形已经变得稀稀拉拉。自然选择号等5艘飞船逃亡时,也计算过穿过星际尘埃云所需要的额外燃料,之后便爆发了黑暗战役。
回到现实,我国空间站面临的撞击威胁中,只有很小一部分是人类制造的航天飞行器和太空垃圾,比如被丢弃的火箭末级。大多数飞行器和太空垃圾体积都比较大,可以被精确跟踪其轨道,从而进行避让。
(星链交汇)
但是也存在一些不怀好意的人为风险,比如2022年底美国太空军利用“星链”卫星多次故意接近我国空间站,我方被迫两次进行机动变轨避让,实际上美方就是想借此测试我国航天的技术能力和反应速度。对此,我国还向联合国提交了抗议。
神舟十七号的任务还剩下最后一个多月了,4月份就要返回,神舟十八号已经准备就绪。希望他们在太空一切顺利,平安归来!