6月17日 ， 中国空间站天和核心舱迎来首批“太空访客” 。 当日9时22分 ， 搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭 ， 在酒泉卫星发射中心准时点火发射 ， 进入约400公里的预定轨道 。 约6.5小时后 ， 飞船与天和核心舱进行自主快速交会对接形成组合体 。 随后 ， 聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员进驻天和核心舱 。
接下来 ， 三位航天员将完成为期3个月的在轨驻留 ， 开展机械臂操作、出舱活动等工作 ， 验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术 。
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2021年6月17日9时22分 ， 搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭准时点火发射 。 人民网采访人员 翁奇羽摄
“太空家园”建设分为几步？
载人航天工程办公室主任助理季启明介绍 ， 空间站建造任务分为关键技术验证和建造两个阶段实施 ， 共规划12次飞行任务 ， 计划2022年前后完成 。
其中 ， 关键技术验证阶段规划了6次任务 ， 包括天和核心舱发射、2次天舟货运飞船和2次神舟载人飞船的发射 。 这一阶段任务主要目的是：验证航天员长期在轨驻留、柔性太阳电池翼、大型柔性组合体控制等关键技术 ， 开展空间科学实验和技术试验 ， 为空间站建造和运营奠定基础 。
建造阶段也规划了6次任务 ， 包括问天实验舱、梦天实验舱和2次货运飞船、2次载人飞船发射 。 这一阶段任务主要目的是：全面完成以三舱为基本构型的空间站在轨组装建造 ， 建成国家太空实验室 。
“在这一系列任务中 ， 每次载人飞船发射前先发射一艘货运飞船 ， 运送航天员在轨生活物资等 。 每次载人飞行任务航天员乘组都是3人 ， 在轨驻留时间为3-6个月 。 ”季启明表示 ， 在此期间 ， 航天员将开展货运飞船物资转移、再生生保系统验证 ， 空间站舱段管理 ， 机械臂操作、在轨维修、出舱活动和舱外操作 ， 以及多领域空间科学实验与技术试验 。
空间站完成建造后 ， 将进入为期10年以上的应用与发展阶段 。
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神舟十二号飞船与天和核心舱交会对接模拟示意图 。 航天科技集团五院供图
空间站为什么只“飞”400公里高？
空间站又称太空站、航天站 ， 是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器 。 一般来说 ， 空间站大都在约400公里高度的轨道上运行 ， 比如 ， 我国的天宫一号、天宫二号空间实验室 ， 目前仍在轨运行的国际空间站 ， 以及我们开始建造的中国空间站 。
众所周知 ， 航天发射是非常昂贵的 。 空间站飞往更高的轨道需要消耗更多的能量 ， 对运载火箭的运载能力是一个很大的考验 。 如果要把成吨的设备携带到较高的高度 ， 一来没有太大必要 ， 二来成本也过于高昂 。
实际上 ， 大气是随着海拔增加而逐渐变薄的 ， 太空和地球大气层之间并没有明确、清晰的边界 。 国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线 ， 即“卡门线” ， 卡门线之外的部分称为太空 。 一般太空实验所需要的接近真空的环境、无云层遮挡的望远镜观测优势、近乎无重力的实验条件等 ， 400公里高度都可以满足 。
此外 ， 这个高度设置 ， 还考虑了航天员和空间站本身的安全问题 。
据了解 ， 在地球周围有一个名为“范艾伦辐射带”的空间区域 ， 它大致分成1500-5000公里和13000-20000公里的高度范围 ， 在空间天气扰动的时候还会向上、向下扩张 。 这一区域有能量非常高、密度也非常大的带电粒子 ， 对在其中飞行的飞行器伤害很大 。 值得注意的是 ， 因为地磁场本身不是对称的 ， 在南大西洋上方的地磁场形态导致这里的辐射带高度比较低 ， 在有扰动的时候可能只有1000公里高度左右 ， 空间站飞高了就很容易进入辐射带 ， 受到带电粒子的伤害 。
综合考量发射成本、观测需求 ， 以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素 ， 科学家把空间站飞行的高度 ， 设定在400公里附近 。
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测试中神舟十二号飞船 。 航天科技集团五院供图
如何克服太空温差、宇宙射线的影响？
和以往神舟载人飞船的任务相比 ， 这次神舟飞船在空间站停留的时间更久 ， 面对的空间环境也更加恶劣 。 届时 ， 神舟十二载人飞船迎向太阳侧的舱体表面温度将达到90℃ ， 而背向太阳侧的舱体表面温度则达到－30℃ 。 这种温度差将对神舟飞船内部的空气温度造成严重波动 ， 航天员的生活环境与多种精密设备在舱内也会受到影响 。 除了温度的问题 ， 长时间的太空停留 ， 还会使飞船经历持久的空间高强度紫外照射 ， 以及多种带电粒子配合高速原子氧的不断轰击 ， 材料损耗将非常严重 。
因此 ， 给飞船穿一件特制的“外衣”就显得尤为必要了 。
如今时隔五年 ， 神舟十二号飞船再一次护送航天员往返天地 ， 与前辈们清一色的灰色外衣相比 ， 它那一身银光闪闪、炫酷时尚的崭新“外衣”不禁让人眼前一亮 。
原来 ， 这件靓丽的“外衣” ， 是由航天科技集团五院529厂历时两年精心研制的一款新型低吸收－低发射热控涂层 ， 它是一种喷涂在航天器外表面的热控制材料 。
据了解 ， 这件“外衣”采用了我国以往热控涂层领域中从没有过的类型 。 它可以通过自身对太阳辐照的低吸收强反射能力 ， 大大减少飞船受太阳长时间辐照的内部温度升温现象 ， 再通过它自身的极低的红外发射特性 ， 在飞船处于背阳面时期减少辐射漏热 ， 大大减缓舱内温度下降速率 ， 起到保温效果 。 当然 ， 这款“外衣”还要具备抵抗空间中时时刻刻的高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射的攻击 ， 为神舟十二号载人飞船全方位做到外部保护屏障 ， 可谓是全天时无间断全效防护服 。
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航天员在组合体舱内 。 央视画面截图
太空WIFI怎样和地面通信？
据悉 ， 空间站核心舱上已经植入了WiFi ， 这可以大大提高航天员工作生活便利性和舒适度 。
空间站系统副总设计师朱光辰介绍 ， 核心舱采用的情景照明技术和WiFi通信技术 ， 可以让航天员轻松便捷地使用“手机APP”来控制照明设备开关、查询站上物资存储情况 。
通过天地通信链路和视频通话设备 ， 空间站还可以实现与地面的双向视频通话和收发电子邮件 。
“一般依靠中继卫星来保证空间站和地面24小时不间断的网络连接 。 美国国家航空航天局、欧空局等都有自己的中继卫星 。 ”中国航天科工二院研究员杨宇光介绍 ， 在我国 ， 空间站和地面通信主要依靠地面测控站、数传接收站和天链中继卫星 ， 其中天链中继卫星能保证不间断通信 。
中继卫星也被称为“卫星的卫星” ， 它可以为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务 ， 为中低轨道遥感、测绘、气象等卫星提供数据中继和测控服务 ， 为航天器发射提供测控支持 。
2008年至2012年 ， 我国先后发射天链一号01至03星 ， 三颗卫星组网运行 ， 使我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力的中继卫星系统的国家 。
2016年 ， 天链一号04星成功入轨并完成在轨测试 ， 与01至03星实现全球组网运行 ， 为我国神舟飞船、空间实验室以及空间站提供数据中继与测控服务 ， 支持空间交会对接等任务 。
2019年3月 ， 天链二号01星成功发射 ， 这是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首发星 。 它与天链一号卫星系统相互兼容 ， 使我国以数据中继为特征的天基通信基础设施在传输速率、服务数量、覆盖范围等方面进一步提升 。
【飞船|为何只飞400公里高？太空WIFI怎么用？揭开中国空间站背后的“奥秘”】[责任编辑: ]
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