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太空駕校歡迎你

2022-05-30 10:48Spartan117
小哥白尼·趣味科學畫報 2022年8期
關鍵詞:交規人造衛星駕校

Spartan117

歡迎來到太空駕校。暑假在家百無聊賴的你,是不是想考一本初級太空駕照?我向你保證,你來對地方了!

還等什么?跟我上車哦不,上衛星吧!咱們的初級駕駛課程,就從“開衛星”開始!

科目一:基礎理論學習

“太空交規”第一條:“車道”有禁區

在公路上開汽車,分的是快車道、慢車道;在太空中“開衛星”,分的是高軌道、中軌道、低軌道。千萬別以為太空很大,“車道”可以隨便選。要知道,地球上的車道有最低限速,太空中的軌道也有最低高度——人造衛星飛得再低,也不能低于100千米這條紅線。因為越靠近地球,大氣密度越大,會給衛星帶來很大的阻力,導致墜落或燒毀!

先牢記這性命攸關的第一條太空交規,我們再繼續學習該怎么選擇“車道”。

太空交規”第二條:“車道”別亂選

低軌道

千萬別以為低軌道相當于公路上悠閑的慢車道—恰恰相反,包括人造衛星在內的大部分航天器都在這里扎堆,而且它們比其他軌道的衛星飛得更快!再加上國際空間站和中國空間站這兩個大家伙也常駐在低軌道,對于新手,我不建議你在這里“練車”。

中軌道

中軌道雖然不像低軌道那么火爆,但也算熱門,導航衛星、通信衛星都可以在此發揮作用。在我國自主研發的北斗三號全球衛星導航系統中,有24顆衛星在這里運行,而其余的6顆,就要到接下來的高軌道去尋找它們的身影了—那里也將是你這個初學者的“練車場”。

高軌道

來到離地球最遠的“車道”,你能感受到的絕不只是“車速”變慢了。高軌道中名氣最大的是地球同步軌道,這里的衛星公轉周期與地球自轉周期完全相同。而完全處于赤道上空的那條地球同步軌道,衛星會與地球保持相對靜止,因此這條特殊的軌道又被稱作地球靜止軌道。由于地球靜止軌道上的衛星信號更加穩定,所以這里也是通信衛星和導航衛星扎堆的地方。咱們“練車”,還是避開它們,選一條冷門的路線吧。

“太空交規”第三條:先到先得

如你所見,太空看似很大,軌道資源卻很有限,一些能夠提供較好觀測角度與通信頻率的軌道,往往會成為人們爭奪的目標。如果同一條軌道上運行太多的衛星,就容易發生“太空交通事故”。所以,按照“太空交規”,軌道資源實行“先到先得”原則。也就是說,只要你選好一條“車道”開始“練車”,無論前方還是后方,都不會有人來打擾你了。

科目二:入軌試運行

想去咱們選定的“車道”里“開衛星”?那你得先學會給衛星加“油”。就像駕駛汽車離不開油門和剎車一樣,“駕駛”人造衛星離不開推進器的幫助。在通往正確軌道的路上,每一次變軌都依賴推進器提供推力,期間消耗的燃料量必須提前通過精密計算,設定好程序。如果計算或操作出現偏差,就有可能因燃料不足而無法進入正確軌道,導致發射失敗??傊?,這比開汽車變更車道復雜多了。

咱們在前面提到過,越低的軌道,衛星飛得越快。所以,你在“開衛星”時,如果想體驗風馳電掣的感覺,可不能按照在地球上開車的思路去操作——當你沿著衛星運行的方向加速推進,反而會將衛星推入更高的軌道,最終降低軌道速度。讓衛星加速的正確方法是:反向施加推力,讓它掉落到更低的軌道。

科目三:緊急避障

軌道千萬條,安全第一條。小行星、太空垃圾都可能威脅到航天器的安全。對于體積較小的人造衛星,被撞擊的概率還不算太大,但對于龐大的空間站,就不得不多加小心了。為此,本駕校特地為你提供了附加科目,教你躲避危險。

緊急避障說起來其實很簡單,只要用推進裝置調整姿態,躲開來襲的物體就行了。目前,調整姿態主要有三種方式。

1.冷氣推進:

給航天器安裝儲氣瓶,充入高壓氮氣或氦氣,通過氣體噴出時產生的反作用力實現姿態控制。

2020年,我國科研人員攻克了微牛級變推力冷氣推進技術,讓推力能夠精確到0.1微牛(相當于1毫米長的頭發絲產生的重力)。

2.化學能工質推進裝置:通過燃料燃燒產生的化學能進行推進,是應用最廣泛的推進方式。

3.電推進:電推進是目前最先進的推進方式。中國空間站采用的霍爾推進器通過電場拋射離子進行推進,是電推進中最先進的一種。

2021年,中國空間站曾兩次因為星鏈衛星的逼近,不得不采取緊急避碰措施,進行姿態調整。

如果你聽課認真,相信此時已經能輕松通過以上三個科目的考核了。那么,在授予你初級太空駕照之前,容我再叮囑一句:無論在地球上還是太空中,安全行車永遠是第一位的。你說對不對,年輕的太空初級駕駛員?

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