飛船的太空之旅充滿挑戰(zhàn)
宇宙飛船升空時,在起飛階段,最先由運載火箭送上高空,然后運載火箭分離,再由飛船自己產(chǎn)生推力繼續(xù)飛行,在點火升空時,由于高能能量的噴發(fā),整個火箭會產(chǎn)生劇烈的振動(相比于飛船自己推進時所產(chǎn)生的振動,運載火箭的振動更劇烈);另外,火箭發(fā)射的聲音強度高達180分貝,而聲音本身就具有能量,其又會引起其他物體的振動,這些正是飛船所經(jīng)歷的振動的來源。
韋伯太空望遠鏡在歐洲航天研究與技術(shù)中心里進行體檢
接下來,飛船來到了太空,這里叫做熱層(近乎達到真空),溫度高達2000℃??吹竭@,您或許已經(jīng)想到,飛船會面臨真空和高溫挑戰(zhàn)。不過實際上,相比起高溫,飛船在更多情況下面臨的是零下100多攝氏度的“低溫”問題。
這是怎么回事呢?我們要清楚的是,首先,熱層的2000℃指的就是它里面的大氣分子熱運動程度達到了2000℃,并非指的是我們感覺上的2000℃。飛船身處的熱層近乎真空,大氣分子極其稀少,極其有限的高溫分子無法提高飛船的表面溫度,這種情況就像我們被一小滴開水或開油濺到一樣,雖然它們溫度分別達100℃和200℃以上,但除了讓我們突然感覺一點刺痛之外,并不會大面積燙傷我們。
其次,根據(jù)熱輻射以及比熱容定理,由于飛船表面是由比熱容很高的物質(zhì)制作的,所以飛船表面的溫度上升很慢,即使要達到100℃都得花上不少時間。而且也只有在面陽時,飛船溫度才會上升;背陽的時候,飛船溫度又會降到-100℃了。這就是為什么相比起高溫,飛船面臨的更多是低溫的挑戰(zhàn)了。
而除了真空和低溫,飛船還得面臨無處不在的宇宙輻射危險。宇宙輻射不僅會影響飛船設備的運行和宇航員的健康,在嚴重的情況下,它們還會直接摧毀設備,并危及宇航員的生命。
為了幫助飛船充分應對上述各大挑戰(zhàn),歐洲的科學家們專門建造了一個名為歐洲航天與技術(shù)中心的建筑。在這個建筑物里,科學家可以模擬飛船從發(fā)射到進入太空中的各種情況,以此來測試飛船的性能。
歐洲航天研究與技術(shù)中心
在歐洲航天研究與技術(shù)中心里,有多個房間,每個房間都有自己的功能,下面就讓我們來參觀其中幾個房間,看看它們的功能吧。
先讓我們來到最大的房間之一,這個房間有著外太空般的真空和-100℃的低溫環(huán)境,還會被人造輻射攻擊(以模擬宇宙輻射)。房間中央放著一架外太空模擬機器,科學家可以通過這架機器來進行觀察和收集數(shù)據(jù)。
接下來我們來到一個“與世隔絕”的房間。在這個房間里,沒有一丁點外來輻射。這個房間的功能主要是測試飛船設備自己的輻射情況。如果飛船設備的輻射達到了一定的強度,它也會對宇航員的健康產(chǎn)生不良的影響。
然后,我們來到一個有著巨大平臺的房間。這個平臺是一個液壓振動平臺,它能夠產(chǎn)生不同強度的振動,來模擬飛船發(fā)射和引擎啟動時的情境。飛船會被豎直安置在平臺上,而科學家在另一個房間中對液壓振動設備進行操控。
最后,我們將來到世界上最安靜的地方之一,在這個房間,科學家將測試飛船的“抗音”性能。我們已經(jīng)知道飛船發(fā)射時也會受到高強度聲音(來自運載火箭的引擎啟動)的影響,所以,在這個房間,科學家會操作一個高強度聲音產(chǎn)生設備,制造出156分貝以上的聲音,并觀察飛船在這種情況下的運作情況。因為房間的墻壁由特殊的泡沫材料制成(防輻射房間的墻壁用的也是這種材料),隔音效果極好,所以不用擔心會影響到他人。
歐洲航天研究與技術(shù)中心
那么飛船怎么從一個房間來到另一個房間進行測試呢?科學家并非用手推車什么的,而是利用房頂上、連接每一個測試房間的起重吊帶運送飛船。除了這些房間,當然還有其他測試房間,其中就包括對飛船的耐熱性進行測試的房間。另外,除了飛船,衛(wèi)星或者飛船上的單個設備也都可以在這座建筑里進行測試。
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