天宫二号发射前 关于空间实验室你需要知道这些!

引言:我国载人航天工程中的天宫二号空间实验室预计将在9月15日从酒泉发射基地发射入轨,后续将与今年年底前发射的神舟十一号完成交会对接,两名航天员将在天宫二号待上30天,完成中国人有史以来最长时间的空间驻留,为后续空间站建设等后续工作做准备。

美国的“天宫实验室”——Skylab

虽然早在40年前的1973年,美国就开始部署了全球首个空间实验室——Skylab,开展了多项实验。首次任务是无人实验室,后期三批共计9名宇航员1973-1974年间在其中驻留和开展实验,共计171.53天。和NASA其它任务一样,四次任务都有很酷的任务徽标。

在我们开始正题之前先欣赏一下。

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Skylab-1任务徽标(维基百科)

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Skylab-2任务徽标(维基百科,之所以徽标上写的是Skylab I是因为这是首次载人空间实验室任务)

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Skylab-3任务徽标(维基百科)

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Skylab-3任务徽标(维基百科)

可以看到,这些任务始终保持对自然(包括宇宙和地球上的自然)的关注,和其他任务徽标一样,宇航员的姓氏也被永远纪念。

自Skylab投入使用,更准确地说1979年坠入地球后,据说全球诞生了不少以Skylab命名的校园咖啡馆或者其它什么东东,顶礼膜拜之势不可阻挡。别的不知道,至少小编的母校之一的系楼顶当年就建有这么一间咖啡屋,每次学生活动都要在那里举行。有机会,确实应该去这些Skylab探访学习一番,这里小编也请朋友们可以把自己知道的地方报上来,我们做个专题。

言归正传,今天在这里回顾一下,当年的Skylab究竟都开展了哪些实验,谁有幸参与其中。天宫二号上也将会开展多项实验,只是不知道会不会如此雨露均沾。

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Skylab的部分实验成果

上图是Skylab的酷图(图片来源:维基百科),后面的很多实验内容和图中的不同组成部分有关。Skylab上的实验分为六大类——太阳物理、地球资源、生命科学、材料科学、学生项目以及其他实验。一些成果被认为是人类历史上最成功的空间探索之收获。其实,真实的Skylab是这样的,手持胶片相机在太空中都能拍出这样的水准,真是令人惭愧。

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在太阳物理领域,科学家们发现太阳耀斑比预期产生的更为频繁,不同耀斑的工作机理在本质上可能千差万别。科学家们还发现了神秘的亮斑,每天在太阳上甚至有1500个这样的亮斑平均持续8个小时。近期发现的日冕洞会持续多个太阳自转周期,他们也是太阳风的主要来源。人类对太阳的观察提升了天气预报的水平。Skylab上安装的阿波罗天文望远镜对日冕的观察数据在数量和质量上超过了人类文明历史以来的观察数据之和,并推翻了日冕同质性的假设。

在地球资源领域,人类从Skylab上发现了内华达州一座重要矿产,美国西南部广袤的地热区域,南美洲一条此前不为人知的河流,还有一场墨西哥Rio Grande河岸的柑橘虫灾。地球资源项目获得的影像被用于植被分布、城区土地利用和区域规划以及城市普查。遥感数据还被验证被用于雪地测图、海态测定、洋流图制作等。另外,地球资源实验监测了多场飓风的生成、发展和终止过程。

在生命科学领域,在前期分析数据基础上,研究表明人类可以适应空间环境,并能在太空中从事有价值和意义的劳作。曾有迹象表明,太空会对部分生理学过程,特别是心血管系统产生影响。为应对这些影响,航天员们被告知应通过足量锻炼、充足睡眠和规律饮食保持充足的生理储备。因人而异,在一段时间后包括心血管系统在内的人类生理都能适应太空环境。显而易见,在最初的日子里,宇航员会十分抵触太空中运动带来的影响,并需要在太空中始终维持着这样的状态。另外,还有迹象表明,体液和血浆体量随着在太空驻留或返回地球恢复期间的时间演进,变化逐步平稳。

在材料科学领域,Skylab上开展了18项材料实验。初步成果表明大部分金属都在电子束枪下融化了,而铝合金、不锈钢、纯钽没有任何问题。在Skylab中获得了地球上难以满足的高质量焊接管和套筒连接。Skylab上还得到了地球上无法获得的更大更完美的锑化铟晶体,这一生产技术已经被用于其它半导体。那里还生成了大型单晶体硒化锗,比地球上的同类大一个数量级。

更全的实验项目列表如下(维基百科)。

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幸运儿

前段时间晨读航天曾经关注过NASA小卫星研究项目中今年哪些学校是幸运儿,详见【政府动态】关于小卫星,NASA又翻了谁的牌?。Skylab这样的大工程又是谁参与了呢?

好在NASA为我们绘制了下面这张地图,当然他们的原意其实是要协调全美这么多项目负责人的使用需求真不是件容易的事情。

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从图上,我们可以看到Skylab的合作项目中,有四项来自国外,分别是日本国家金属研究院的晶须增强体复合材料项目、法国国家科学研究中心空间天文实验室的全景紫外线观察项目、比利时天主教大学的空间融化的银网格项目以及瑞士伯尔尼大学参与的磁层粒子构成项目。

其他项目的参与机构极为分散,分布在美国多达24个州,近半壁江山。中部各州参与航天的程度较少,东西海岸是科技研究最集中的地方,这一格局在目前似乎也没有发生太大变化。德克萨斯州和阿拉巴马州的休斯顿和亨茨维尔获得了最多项目。这也难怪,因为NASA的约翰逊航天中心和马歇尔航天中心在当时还是极为重要的地方。

结语:43年前的美国就部署了人类第一个空间实验室,拉开了人类在地球以外的地方开展科学实验的大幕,为人类多方面科学研究做出了重要贡献。空间实验室坠入地球后的近20年后,美国才启动国际空间站(ISS)的建设,预计将运行至2024年。国际空间站工程之复杂,参与国家之多前所未有,被誉为全球最广泛、最大规模的国际合作项目,可惜的是我们国家截至目前都没有真正参与其中。

无论如何,天宫二号的发射入轨将为人类空间探索开启一个新的阶段,后续我国空间站的部署也必将为人类共同的发展搭建一个新平台。这些平台如何充分为我所用,为全球所用,是这篇文章希望引发的思考。希望有一天,我们在地球上实现不了的梦想在太空中能得以实现。未来,也许就在你手中。

(文章来源:晨读航天)

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