美国禁止中国进入美国的国际空间站,我们却与美国共享月球背面空间资料,美国打压华为,华为却要把5G技术转让给美国,中国怎么了?为什么我们总是要拿热脸去贴美国的冷屁股?
《国际宇航大会羞辱美国,中方缺席却获大奖,全场起立向空座位鼓掌》为了让我们的航天工作人员不能够参与这次国际大会,美方没有及时地发放签证,所以我们的代表团就集体缺席了这次大会。https://t.cn/Ai1keH3q

“最强生物”敲响警钟 在太空中也需要垃圾分类

近日,“地球微生物水熊虫可能定居月球”的报道引发了人们的高度关注。据报道,4个月前,以色列首个登月探测器“创世纪”号登月失败,撞向月球并在那片遥远而广袤的土地留下了原本用于实验的水熊虫样本。

此前曾有学者指出,水熊虫是地球上最“难以毁灭”的物种,能在小行星撞击等所有可能的天文灾难中幸存下来。

虽然多位专家在接受媒体采访时表示,月球上的这批水熊虫样本想要生长和繁殖基本不可能。但这仍给我们日益活跃的空间探测敲响了警钟——来自地球的垃圾可能要先人一步在月球“建立基地”了。

事实上,不仅是月球,凡是卫星、探测器能够到达的地方,也将面临同样的风险。人们越来越重视地面垃圾的分类处理,那么太空垃圾怎样分类?又该怎么处理?

一小块碎片就足以致命

“传统意义上的太空垃圾就是空间碎片,也就是太空中无用人造物体,包括卫星、探测器、载人飞船、火箭末级的残骸等。”清华大学航天航空学院教授宝音告诉科技日报记者,空间碎片既可按照轨道高度分为低轨、中轨、高轨碎片,也可按照体积大小分类。由于相对速度极高,甚至能达到子弹速度的几倍、几十倍,它们的危害非常大。微米级颗粒的撞击就能导致卫星上的光学镜头损坏,毫米、厘米以上的碎片足以击穿航天器,造成致命破坏。

“从广义上讲,微生物等人类航天活动带到太空中的其他污染物也可以算作太空垃圾。”宝音认为。

记者了解到,无论是空间碎片还是微生物,都可能给人类探索太空带来不小的麻烦。据报道,目前人类可以监测到的太空范围内直径超过10厘米的碎片已经近两万个。作为人造航天器的典型代表,国际空间站自建成以来就一直在防范被碎片击中。仅在2014年3月至4月间,其至少进行了两次变轨规避碎片,以图“自保”。不过,防不胜防,2016年5月,国际空间站的舷窗仍然被撞出了一个直径7毫米的坑。

而在2015年,美国国家航空航天局(NASA)发现国际空间站中广泛存在葡萄球菌、泛球菌、芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等微生物。航天员长期在太空生活免疫力下降,多次出现呼吸道、皮肤、结膜等感染情况,而且病菌在空间环境中易发生突变,致病性、传染性可能上升。此外,微生物过多将在航天器电路板、仪表盘和宇航服上形成生物膜,腐蚀相关材料,严重威胁在轨运行安全,缩短航天器服役时间。

在太空垃圾分类有心却无力

美国空间碎片专家凯斯勒的研究结果显示,按照目前的增长速度估算,如不采取任何措施,仅仅数十年后,空间碎片数量将达到发生链式撞击效应的临界值,近地空间将充满高速运行的各种碎片,人类将永久失去进入太空、利用太空的机会,太空移民将成为一个永远无法完成的梦想。“因此,各国早就认识到了空间碎片的危害性,并且制定了一系列的太空准则,减缓碎片的产生速度。”宝音介绍。

例如,2007年联合国和平利用外层空间委员会通过《空间碎片减缓准则》,提出了减少空间碎片产生、避免航天器分离解体,以及清除退役航天器等短期和长期措施。具体而言共有7条:从设计上限制航天器入轨后分离传感器罩等装置;避免航天器在运行阶段出现分裂解体事故;合理规划航天任务,采取规避等措施避免发射碰撞;避免在轨航天器故意自毁、有意分离解体等有害活动;减少航天器剩余能源,降低分离解体可能性;航天器应在任务结束后安全、受控离轨;特别限制航天器任务结束后对地球同步轨道的干扰。

针对近年来微小卫星产业发展迅猛的情况,曾有业内专家建议,微小卫星最好携带推进模块,以便在其服役寿命结束之时操控离轨。宝音对此表示认同,建议应尽量减少没有推进设备的微小卫星发射。

“除了减缓空间碎片产生,各国专家还针对性地提出了很多主动清理技术。”宝音介绍,比如通过机械臂抓捕、发射“渔网”网住、用“鱼叉”叉住等方式将碎片移出有用轨道,送入大气层或人类目前不会用到的轨道“墓地”;从地面发射激光、甚至向太空发射大型透镜聚集能量烧毁太空碎片;还有人设想可从空间站发射机器人,拆除废弃卫星、收集空间碎片,再飞回空间站将有用和无用的太空垃圾分开处理。

但是,这些方法在实行时都要消耗燃料,难以清除数以万计的空间碎片。2016年,宝音课题组提出了一种碎片清理发动机概念,通过将捕获的碎片研磨为带电颗粒或者转化为等离子体喷出,为航天器的提供轨道机动的动力,去捕获下一个碎片,采用这种“以战养战”的方式使其不受燃料制约,大量清除空间碎片。该成果获得《麻省理工科技评论》报道并被誉为一种颠覆性方案。

“不过,这些方法仍面临一些技术上的难题,尚没有进入工程实用阶段。”宝音说。

保护宇宙就是保护地球

相比空间碎片,科学家们对地球生物污染太空的关注要早得多。1957年苏联发射第一颗人造卫星后,1958年国际科学联合会理事会(ICSU)就发起成立了宇宙探测污染委员会(CETEX)和空间研究委员会(COSPAR)。CETEX提出需要保护地外生命体,COSPAR则下设“行星保护”分委会,研究怎样在开展深空探测时,避免地球和地外天体间出现交叉生物污染。1959年,联合国和平利用外层空间委员会(COPUOS)成立,之后推出《外层空间条约》,规定“对月球及其它天体的探索,应以避免其受到地球生物污染为前提”。

1964年,COSPAR出版了最早的行星保护政策草案,要求各国探测器应采用灭菌技术,降低地外天体探测活动中地球生物污染探测目标的可能性。1984年,COSPAR将探测任务分为5类,规定了不同任务的行星保护要求。之后,NASA、欧洲空间局(ESA)以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)等都建立了自己的行星保护机制,严格执行国际标准。其中,1975年NASA发射的“海盗号”(Viking)火星探测器,用于行星保护的经费甚至占到探测器总研制经费的近25%。

当然,行星保护的第一的目的是防止探测器从太空带回“神秘”微生物给地球生态系统造成难以估量的后果;第二目的才是避免地球的微生物污染地外天体。

地球上的微生物无处不在,航天器在生产和测试过程中都可能沾染并最终带上太空。为此,NASA在探测器组装前会使用干热消毒法对各部件、分系统消毒,减少微生物数量。而在之后的装配、测试环节将继续实施严格的防控手段防止二次污染。比如在满足标准的洁净室或无菌装配间中组装并在生物屏蔽室中储存等。

记者 于紫月

五大登月创新改变人类生活

2019-07-19 09:12:39 来源: 科技日报-中国科技网

作者: 刘霞

从1969年7月到1972年12月,总共有12位美国宇航员通过“阿波罗计划”踏上了月球。

物理学家组织网日前报道,从火箭到卫星,从个人计算机到深空网络,再到我们对地球和人类自身的认知,都与登月息息相关。

建造火箭

1957年10月4日,太空时代曙光初现。当时苏联朝着宇宙发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”(Sputnik 1)。

自此,太空推进和卫星技术迅速发展:1959年1月4日,“月球1号”(Luna 1)无人探测器脱离地球的引力场试图撞向月球,但并没有成功,在掠过月球之后开始围绕太阳公转。

1961年4月12日,苏联宇航员尤里·加加林乘坐“东方1号”宇宙飞船进入地球轨道,花1小时48分钟绕地球一周后平安返回地球,成为第一个进入地球轨道的人。

终于,日历翻到1969年7月20日,德国科学家沃纳·冯·布劳恩领导设计的当时世界上最大的火箭“土星5号”,第一次把人送上了月球。这枚火箭高110.6米,起飞重量超过了3000吨,总推力达到3400吨。如果没有它,阿波罗计划是不可想象的。事实上,“土星5号”运载火箭直到今天仍然是人类所建造的推力最大的火箭之一。

这些火箭帮助卫星、宇航员和其他航天器离开地球表面,并从其他世界带回信息,拓展了人类的视野。

发射卫星

将人类送上月球的初心,促使科学家建造出了足够强大的运载火箭,可以将有效载荷发射到地球表面以上34100—36440公里的高度。

在这样的高度,卫星的轨道速度与行星旋转的速度一致,所以卫星保持在固定点上,即位于所谓的地球同步轨道。地球同步轨道卫星负责通信、提供互联网连接和电视节目。

1962年7月10日,第一颗商业卫星“电视之星”(Telstar)让电视信号穿越大西洋。

截至2019年初,有4987颗卫星在地球轨道上运行。仅在2018年,全球就发射了超过382颗卫星。目前正在运行的卫星中,有40%是通信卫星,36%是观测卫星,11%是技术演示卫星,7%是导航和定位卫星,而6%的卫星主要目的是进行太空和地球科学任务。

计算机微型化

太空任务,不管是过去的还是现在的,都对其设备和载荷的大小和质量有严格限制,因为将它们送入轨道需要很多能量。这些限制促使航天工业不惜一切代价追求让物体更轻、更小的办法:即使是月球着陆模块的内壁也减少到两张纸的厚度。

当然,在追求更轻、更小方面,计算机的变化最为明显。在20世纪60年代,为了更好地执行太空任务,让计算机小型化的需求促使整个行业设计出更小、更快、更节能的计算机,几乎影响了当今生活的方方面面——从通信到健康,从制造到运输。

这方面的变化也非常惊人:从20世纪40年代后期到60年代后期,电子产品的重量和能耗至少减少了几百倍——从重30吨、功率160千瓦的电子数字积分器和计算机,到重70磅、功率70瓦的阿波罗引导计算机。

人们估计,“阿波罗计划”让芯片产业的发展加速了10—20年,使电脑芯片的运算速度越来越快,价格越来越低,最终成为一种普通商品,“飞入寻常百姓家”。

深空网络

与1969年登月有关的一个重要突破是全球地面站网络——深空网络(Deep Space Network)的建立,该网络能让地球上的控制设备与位于高椭圆形地球轨道或更远地方的航天器即时通信。

NASA的这一深空网络主要由3部分组成,分别位于美国加州、西班牙马德里以及澳大利亚,3处约成120°分布。这主要是适应地球自转,而且,这一策略性分布使每个航天器始终位于其中一个地面站的范围内,没有一个“漏网之鱼”。

由于航天器的功率容量有限,科学家在地球上建造了大型天线来模拟“大耳朵”以听到微弱的信息,并充当“大嘴”来大声播放指令。事实上,深空网络被用来与执行“阿波罗11号”任务的宇航员进行交流,并被用来传送尼尔·阿姆斯特朗登上月球的第一个电视画面。

执行“阿波罗13号”任务的3名宇航员曾死里逃生,该网络至关重要。该飞船于1970年4月11日发射,是NASA第三次载人登月任务。发射仅两天,太空舱内氧气罐爆炸使飞船损失大量氧气和电力,最终3位宇航员在深空网络的帮助下,使用登月舱作为太空救生艇返回地球。

目前,有数十个任务使用深空网络来探索太阳系以及更遥远的宇宙。此外,深空网络使地面能与位于高椭圆轨道上的卫星通信,以监测地球的两极并传送无线电信号。

改变对地球认知

进入太空可以让我们更好地认识并了解地球,而这要归因于从太空拍摄的几张地球图片给人类带来的冲击。

1959年8月,“探索者5号”(Explorer Ⅵ)卫星在一次任务中,从太空拍摄了第一张地球的照片,为阿波罗计划做准备。

差不多10年之后,1968年底,执行“阿波罗8号”的宇航员为地球拍摄了著名的“地升”(Earthrise)照片。照片中,地球正从月球表面升起。这张图片让人们意识到,地球是一个美丽的整体,人类的命运是连在一起的,保护地球环境促进了环保运动的兴起。

此后,人们一直在从太空拍摄地球,这给人类带来了巨大的福祉。比如,“陆地卫星”(Landsat)拍摄的图像被用于确定作物的健康状况,识别藻类繁殖并找到潜在的石油沉积物。其他用途还包括,确定哪种类型的森林管理方法能最有效地减缓野火蔓延速度和趋势,识别全球性的变化,如冰川覆盖和城市发展的变化等。

登月50年(图片来自NASA官网)


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