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第7章 天文宇宙探索(3)

器——“火星快车”号探测器由“俄罗斯联盟-FG”号运载火箭在哈萨克斯坦境内的发射场发射升空。其内的“猎兔犬“1号和2号着陆器在火星着陆,但“猎兔犬”2号与地面失去联系。欧洲航天局根据返回的照片发布公告称,正在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”号探测器在火星表面发现了水的痕迹。

其他探测器

到目前为止,人类发射的太空探测器多种多样。除了前面讲到的以外,还有“探险者”号探测器、“尤里西斯”号探测器、太阳和日球观测台、“伽利略”号探测器、“旅行者”号探测器等等。它们为人类研究宇宙空间提供了许多宝贵的资料和图片。

“探险者”号探测器

“探险者”号探测器总共有55颗。它们属于地球探测器,因为它们的主要任务是:探测地球大气层和电离层;测量地球高空磁场,测量太阳辐射、太阳风、研究日一地关系;探测行星际空间;测量和研究宇宙线和微流星体;测定地球形状和地球引力场。这些探测器传回环境模式,使人类更多地了解了太阳质子事件对地球环境的影响,加深了对日一地关系的认识。

“尤里西斯”号探测器

“尤里西斯”号探测器是美国于1990年10月6日送入太空的探测器,探测器重385千克,装有9台科学仪器。它的主要探测任务为:展现太阳风和太阳磁场的三维结构情景,展现太阳的日冕、耀斑和电磁辐射的原因及变幻情景,揭露太阳系星际空间、行星际气体的空间分布情景;寻找太阳极区宇宙尘埃、宇宙射线、等离子及重力渡脉冲等的成因及活动情景。

“地球之声”

在“旅行者”1号和2号探测器里带有一套“地球之声”唱片。这套唱片由镀金的铜板制成,直径30厘米,可放音120分钟。它代表了我们的声音、科学、形象、音乐、思想和感情。这套唱片通过照片、图表、问候语,各种声音以及音乐节目向地球以外的生物介绍自己。它装在一个密封的铝盒里,把人类的信息带出太阳系。进入茫茫太空去寻找自己的同类。人们期待它们能传来佳音。

“先驱者”号探测器

“先驱者”号探测器是美国在1958年10月到1978年8月发射的,总共有13个。用来探测地球与月球之间的宇宙空间。以及金星、木星、土星等行星及其行星际空间。其中以“先驱者”11号最为引人注目。“先驱者”11号以探测土星为主要目标,它探测到了土星的轨道和总质量,测量了土星大气成分、温度、磁场、发现了两个新光环。

宇宙飞船

宇宙飞船又称载人飞船,是一种运送航天员到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半4个半,一般乘2到3名航天员。

“东方”号宇宙飞船

1961年4月21日是人类航天史上最激动人心的日子,这一天,前苏联的宇航员尤里。加加林乘坐的世界上第一艘载人飞船——“东方”1号宇宙飞船,在运载火箭的推动下顺利地进入地球轨道,完成了一次举世瞩目的航天飞行,加加林在太空遨游了108分钟后胜利返航。

“水星”号飞船

“水星“号飞船是美国第一个载人飞船系列。从1961年5月至1963年5月共发射6艘。前两次是绕地球不到一圈的亚轨道飞行,后4次是绕载人轨道飞行。主要目的是试验飞船各种工程系统的性能,考察失重环境对人体的影响,人在失重环境中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超重的忍耐力等。

“双子星座“8号

1966年3月17日,“双子星座”8号的宇航员进行了首次太空对接。之后不久,由于飞船损伤,系统突然失灵,宇航员们不得不进行紧急着陆。

“神舟”号飞船

“神舟”号飞船由中国研制的载人宇宙飞船,“神舟”号由推进舱、返回舱、轨道舱和附加段构成,总长约9米,总重约8吨。1999年11月20日,中国第一艘宇宙飞船——“神舟”号,在酒泉卫星发射中心由新型“长征”运载火箭发射升空,次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆。从此,中国的宇宙飞船技术踏上了“神舟”之旅。2003年和2005年,“神舟”5号和“神舟“6号飞船的成功升空,标志着中国航天技术迈上了一个新的台阶。

“上升”号宇宙飞船

“上升”号宇宙飞船重5.32吨,球形乘员舱直径与“东方”号飞船大体相同,改进之处是提高了舱体的密封性和可靠性。宇航员在座舱内可以不穿宇航服,返回时不再采用弹射方式,而是随乘员舱一起软着陆。“上升”1号载三名宇航员,在太空飞行24小时17分钟。“上升”2号载两名宇航员,在太空飞行26小时2分钟。

“阿波罗”11号宇宙飞船

1969年7月20日,美国3名宇航员乘坐“阿波罗”11号宇宙飞船首次成功登上月球,实现了人类登上月球的梦想,这也是人类研究宇宙、探索宇宙的一个里程碑。

“联盟TM”号宇宙飞船

“联盟TM”号飞船是“联盟T”号的改进型,主要是对飞船的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和降落伞系统等进行了改良。它的主要任务是把航天员送入“和平”号空间站,待航天员完成任务后再把航天员送回地面。从1986年5月至2000年4月底共发射了30艘。

航天飞机

航天飞机又称为太空梭、穿梭机。它是比宇宙飞船更为先进的太空飞行器,集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身。它既能像火箭那样垂直发射进入空间轨道,又能像卫星那样在太空轨道飞行,还能像飞机那样进入大气层滑翔着陆,是一种新型的多功能航天飞行器。

太空巴士

目前,世界上真正投入使用的航天飞机只有美国航天飞机一种。它是世界上第一种往返于地面和宇宙空间的可重复使用的航天运载器。它由轨道飞行器、外贮箱和固体助推器组成,可以载人和执行货物运送、空间试验以及卫星的发射、检修和回收等任务。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具,是航天史上的一个重要里程碑。

任务

航天飞机每次飞行的时间通常持续一周,宇航员在这段时间内发射卫星,进行实验甚至修理轨道上的卫星。任务完成后,受到数百个耐热片保护的航天飞机便重返大气层,像滑翔机般地回到地面。

运载能力

航天飞机是人类有史以来建造的最复杂的机器,一般使用液氧和液氢作为主发动机推进剂。强大的运载能力使其成为独一无二的航天器。飞行一次可供7名宇航员乘坐,紧急状态下可以乘坐10名,最大运货能力为25吨。

“哥伦比亚”号航天飞机

“哥伦比亚”号航天飞机是第一架成功实现近地轨道飞行的美国航天飞机。1981年4月12日首次试飞,在轨道上运行54小时后安全着陆。此后完成了多次飞行任务。然而很不幸的是,“哥伦比亚”号2003年2月1日执行第28次任务时,在返回途中与控制中心失去联系。不久后在德克萨斯州上空发生爆炸,机上7名太空宇航员全部遇难。

“挑战者”号航天飞机

在继“哥伦比亚”号之后,美国航空太空总署又将“挑战者”号送入太空。这是在它旗下正式使用的第二架航天飞机。1986年1月28日发生了震惊世界的。“挑战者”号爆炸事件。当时因固体火箭助推器连接处的一个“O”形密封环被烧穿,造成外贮箱破损,引起爆炸,7名航天精英在人们的注视之中踏上了不归之路。随后航天飞机停飞了32个月,一些系统进行了重新设计和改进。1991年4月出厂的“奋进”号是为代替失事的“挑战者”号而制造的。

空天飞机空天飞机集航空机器(即一般飞机)和航天飞机的特点及功能于一身,既有比火箭更快的速度,又有比航天飞机更灵活的返回能力。它能像航天飞机那样从地面水平起飞,并以超高速进入地球轨道,完成任务后返回大气层水平着陆,达到重复使用的目的。21世纪,空天飞机将于天地之间往返航行,并将成为未来太空移民乘坐的交通工具。

先进的动力装置

空天飞机的奥妙之处在于它的动力装置。这种动力装置既不同于飞机发动机,也不同于火箭发动机,这是一种混合配置的动力装置。它由空气喷气发动机和火箭喷气发动机两大部分组成,空气喷气发动机在前,火箭喷气发动机在后,串联成一体,为空天飞机提供动力。

空间站

人类探索宇宙绝不满足于在太空进行短暂的飞行,空间站就是能在太空长期停留的航天器,它又称轨道站。现在已发射的空间站有三种类型:一是苏联发射的“礼炮”1号,另两种是美国的“天空实验室”和欧洲空间局的“天空实验室”。

空间站的用途

科学家在空间站中进行各种科学实验,开发空间资源。工人们在空间站上进行特种材料加工和医药生产。空间站还可以作为太空驿站,成为飞往月球、火星等的过渡站。

空间站的组成

空间站作为宇航员在太空中长期工作和生活的地方,一般都有数百立方米的空间。具体划分为很多不同的区域,有过渡舱、对接舱、工作舱、服务舱和生活舱等。一个空间站通常有数十吨重,由直径不同的几段圆筒串联而成。

“礼炮”号

苏联给它的空间站取了个好听的名字——“礼炮”号。自1971年4月19日,苏联发射了它的“礼炮”1号空间站,“礼炮”家族现共有7个成员。“礼炮”1号由着名的科罗廖夫参与设计。由于人类当时还处在对空间站的探索期,所以苏联两次派遣宇航员驾驶宇宙飞船与“礼炮”1号进行对接,都没有取得成功,还导致了三名宇航员的不幸身亡。

“和平”号空间站

“和平”号空间站是人类历史上的第9座空间站,被誉为“人造天宫”。它为人类探索生命、宇宙和科学之谜提供了独一无二的场所,为世界科学事业作出了巨大的贡献。“和平”号空间站在太空中飞翔了15年。虽然“和平”号空间站已经坠毁,但人类探索太空的步伐是不会停止的。它的“继任者”——国际空间站,有望在不久的将来全面投入使用。

天空实验室

天空实验室是美国的第一个试验型空间站。它总长30米,重82吨,最大直径6.5米,工作容积316立方米。主要是在太空中进行短期的实验。它上面只携带着各种太空实验仪器和设备,没有自主飞行能力,从飞行条件、生活条件、能源条件、实验保障条件等各个方面,都依附于航天飞机。它主要由实验舱、U形平台、供应管道、通道等组成,一般可承载2~3名宇航员共同工作。1979年7月11日天空实验室进入大气层烧毁。

国际空间站

国际空间站又名“阿尔法”空间站,它是由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西等16个国家联手筹建,是世界航天史上第一次由多国合作建造的最大的空间工程。这个计划可以追溯到1983年,由当时的美国总统里根提出。经过了10年的探索和研究,终于在1993年完成了最终设计。这个国际空间站体积庞大,内部结构复杂,由六个实验舱、一个居住舱、两个连接舱、服务系统及运输系统等组成。

太空环境

太空航行是以整个宇宙空间为活动环境的,因此,我们必须对太空环境有一定的了解,就像汽车司机要了解道路环境,登山运动员要了解山地环境,航海人员要了解海洋环境一样。在人类进入太空以前,对太空环境只能进行推测和理论研究。与人类对飞天的向往一样,人们构想了美丽的“天堂”。但随着航天技术的发展,我们了解到,就生存环境来说,太空远不是。

高真空

宇宙大爆炸后释放出的基本粒子结合形成了氢和氨和氦两种元素,其中氢占四分之三,氦占四分之一。后来它们大多数逐渐凝聚成团,形成星系和恒星。恒星中心的氢和氨递次发生核聚变,生成氧、氮、碳等较重的元素。在恒星死亡时,剩下的大部分氢和氦以及氧、氮、碳等元素散布在太空中。其中主要的仍然是氢,但非常稀薄,每立方厘米只有0.1个氢原子,在星际分子去中稍多一些,每立方厘米约1万个左右。我们知道,在地球大气层中,每立方厘米含有1010个氮和氧分子。由此可见,太空是一个高真空环境。

超真空

虽然太空中看起来充斥着不计其数的恒星,每个恒星似乎都在不断喷发着大量的气体,然而由于宇宙空间是如此之大,这气体加起来也只能占很小一部分空间,大部分空间里面的气体是如此稀薄,以至于人们在实验室用最先进的制真空技术都不可能达到那种水平的真空度。人们习惯把这种状态称为超真空,以区别于实验室里的那种用抽气法达到的真空,后者往往还包含着为数可观的气体分子,并不是理想的真空状态。

迷人的太空对于人类来说,又是非常恶劣的环境。那里是一个真空世界,没有可供人类呼吸的空气,也就没有大气压力;那里炎热的太阳直接照射时,温度上升很高,两没有太阳照射时,寒冷的太空温度极低。

超低温环境

自宇宙大爆炸以后,随着宇宙的膨胀,温度不断降低。虽然随后有恒星向外辐射热能,但恒星的数量是有限的,而且寿命也是有限的,所以宇宙的总体温度是逐渐下降的。经过100多亿年的历程,太空已经成为高寒的环境,平均温度为零下270.3℃。

暗物质与暗能量

身处太空,暗物质与暗能量是无处不在的,但它们还是一种看不见也摸不着的特质,我们很难发现。由于它们会与恒星、星系等可见物体发生万有引力作用,我们还是有可能通过研究物质的运动间接获知它们的存在。通常物质这间都有引力,而这种物质之间由只有斥力,没有引力,科学家以此来解释宇宙的膨胀。

宇宙尘埃

宇宙尘埃指飘浮于宇宙间的岩石颗粒与金属颗粒。在广袤而空旷的宇宙之间,除去各种各样的恒星、大行星、彗星、小行星等等天体之外,并不是一片完全的真空。事实上,宇宙中存在着大量的宇宙尘埃,这尘埃看似不起眼,却能对我们的生活产生不容忽视的影响。

宇宙微波

微波是宇宙中处处弥漫的一种电磁辐射,主要位于微波波段,肉眼无法看见。它是宇宙年龄大约35万年时,大爆炸残余热量发出的辐射,从空间各个方向上看几乎都具有同样的强度。它最早是由美国科学家彭齐亚斯和威尔逊在1964年用射电望远镜观测到的,从而证实了伽莫夫的预言和大爆炸的假设。把家里的电视机调到任何接收不到信号的频道,你所看到的锯齿形静电中,大约有1%是由这种古老的大爆炸残留物造成的。

宇宙射线(粒子)

宇宙射线(粒子)是一类看不见的高能粒子,它们以接近光速的速度从太空中掠过,每平方千米的地球大气层每秒钟就受到数以千计的宇宙射线的轰击,其中许多宇宙射线跨越了星际距离远道而来。它们类似于医学上使用的放射疗法和Χ光透视等,能穿过人体,杀死细胞,有可能危害宇航员的生命。此外科学研究已经发现,这种粒子也会使种子、微生物以及各种细胞等地球生物发生变异。

太阳辐射

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