從無(wú)人實(shí)驗(yàn)飛船到模擬載人飛行，從多人多天飛行到圓夢(mèng)太空行走，短短10多年間，我國(guó)航天實(shí)現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)歷史性跨越。而隨著長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭的即將再次沖天而起，把“天宮一號(hào)”送入太空，我國(guó)航天向載人空間站時(shí)代邁進(jìn)。
“天宮一號(hào)”是什么？去太空做什么？天氣會(huì)對(duì)發(fā)射產(chǎn)生哪些影響？即將“一飛沖天”的“天宮一號(hào)”引發(fā)了人們對(duì)遙遠(yuǎn)太空的熱情和無(wú)限猜想。本網(wǎng)專訪中國(guó)氣象局國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心研究員張效信博士，為您一一解讀。
張效信，中國(guó)氣象局國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心研究員，衛(wèi)星氣象中心空間天氣室主任，博士學(xué)位。曾參加過(guò)美國(guó)NSF項(xiàng)目、NASA項(xiàng)目、Air Force項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等各大項(xiàng)目以及國(guó)家“地球空間雙星探測(cè)計(jì)劃”。近年來(lái)發(fā)表在國(guó)內(nèi)外核心學(xué)術(shù)刊物上的論文30余篇。
“天宮一號(hào)”已成為另一個(gè)象征，標(biāo)志著我國(guó)太空技術(shù)能力的不斷提升，是中國(guó)太空實(shí)力增長(zhǎng)的最新力證。它將推動(dòng)我國(guó)成為繼美國(guó)和俄羅斯后世界上第三個(gè)建立宇宙空間站的國(guó)家，為我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)的地位奠定基礎(chǔ)。
“天宮一號(hào)”發(fā)射在即 問(wèn)天之旅開(kāi)啟航天新時(shí)代
舉世矚目的“天宮一號(hào)”并非真正的空間站，而是用于試驗(yàn)我國(guó)未來(lái)空間站項(xiàng)目所需技術(shù)的首個(gè)太空試驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)壽命兩年。張效信介紹，“天宮一號(hào)”也被稱為目標(biāo)飛行器，顧名思義，就是那個(gè)在太空被追逐的目標(biāo)，先行出發(fā)后遨游于太空，等待著它的伙伴神舟飛船與之親密接觸，為最終建設(shè)空間站探出一條“天路”。
實(shí)際上，“天宮一號(hào)”本身是一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)站的雛形，重量（8噸）和神舟七號(hào)差不多，主體為短粗的圓柱型，直徑比神舟飛船大，前后各有一個(gè)對(duì)接口。采用兩艙構(gòu)型，分別為實(shí)驗(yàn)艙和資源艙。
如果“天宮一號(hào)”發(fā)射成功，將為實(shí)施航天器空間交會(huì)對(duì)接飛行試驗(yàn)、突破和掌握交會(huì)對(duì)接技術(shù)提供交會(huì)對(duì)接目標(biāo)，初步建立長(zhǎng)期無(wú)人在軌運(yùn)行、短期有人照料的載人空間試驗(yàn)平臺(tái)，為空間站研制積累經(jīng)驗(yàn)。
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航天技術(shù)難點(diǎn)——“空間交會(huì)對(duì)接”怕“追尾”
張效信風(fēng)趣地比喻，空間實(shí)驗(yàn)室就像是一座空間大廈，是在太空軌道上逐步組裝起來(lái)的。當(dāng)各種部件在地面上設(shè)計(jì)完成以后，借助“機(jī)器手”，也就是能夠進(jìn)行大運(yùn)載的火箭把大的部件送入到太空。
建設(shè)天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室最關(guān)鍵的部分就是“空間交會(huì)對(duì)接”技術(shù)。“要想在太空當(dāng)中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器的對(duì)接的確并非易事。”張效信說(shuō)。太空中的空間實(shí)驗(yàn)室和航天飛機(jī)都是高速運(yùn)行，時(shí)速達(dá)28000公里以上（每秒差不多將近8公里）?！霸趯?duì)接時(shí)，需要兩個(gè)航天器的軸線在同一條直線上，并且相對(duì)速度要接近零，這就好比是兩輛急速行駛的汽車，要始終保持1米的距離不追尾，難度顯然非常大。而且相關(guān)各艙室的氣體不能泄漏，艙與艙之間要‘天衣無(wú)縫'，接合時(shí)需保持平穩(wěn)，不能劇烈晃蕩，這就像是在太空‘?dāng)Q螺絲’。 ”
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什么是空間天氣？對(duì)太空運(yùn)行有什么影響？
“常說(shuō)的雷電暴雨等都屬傳統(tǒng)天氣，而空間天氣領(lǐng)域等于是我們傳統(tǒng)氣象的一個(gè)擴(kuò)展，指30公里以上太空中的‘天氣’。
如同天氣有好有壞一樣，空間天氣也有好壞之分。影響“天宮一號(hào)”安全運(yùn)行的空間天氣要素主要有：高層大氣阻力、高能帶電粒子、電離層擾動(dòng)和空間碎片碰撞，它們?cè)斐傻挠泻π?yīng)包括：?jiǎn)瘟Ｗ邮录?、表面和深層充電效?yīng)、總劑量效應(yīng)、軌道衰變、姿態(tài)改變、定軌誤差、通訊中斷和碎片撞擊等。因此，在飛船的發(fā)射和運(yùn)行期間應(yīng)當(dāng)對(duì)這些空間天氣要素進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，對(duì)可能發(fā)生的嚴(yán)重空間天氣擾動(dòng)事件做出警報(bào)，保障飛船的安全。
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氣象人“把脈”空間天氣 保駕護(hù)航
張效信說(shuō)，發(fā)射“天宮一號(hào)”對(duì)天氣沒(méi)有區(qū)別于其他衛(wèi)星的特殊要求，除非氣象條件非常惡劣，一般可以進(jìn)行發(fā)射。
“在空間天氣中，我們一般用平靜或擾動(dòng)這樣的詞匯來(lái)形容。相對(duì)平靜的空間天氣和天氣環(huán)境有利于發(fā)射進(jìn)行?！?/P>
“目前太陽(yáng)活動(dòng)正處在急速上升階段，惡劣空間天氣事件頻次和規(guī)模都將顯著上升，飛船將面臨惡劣的空間環(huán)境，對(duì)飛船的安全運(yùn)行構(gòu)成一定威脅?！睆埿疟硎荆瑖?guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心將在太陽(yáng)活動(dòng)、空間輻射環(huán)境、地磁活動(dòng)、粒子沉降、電離層騷擾和碎片空間分布的預(yù)報(bào)和警報(bào)方面，對(duì)“天宮一號(hào)”飛船的發(fā)射、在軌運(yùn)行、和返回提供空間天氣保障服務(wù)。
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未來(lái)將誕生永久性空間站 感知我國(guó)“新騰飛”
談及我國(guó)未來(lái)空間站的發(fā)展，張效信說(shuō)，一旦“天宮一號(hào)”進(jìn)入其預(yù)定軌道，無(wú)人操縱的神舟八號(hào)飛船隨后也將發(fā)射。航天員計(jì)劃在明年執(zhí)行神舟九號(hào)和神舟十號(hào)飛行任務(wù)，對(duì)天宮一號(hào)進(jìn)行兩次造訪，并搭建起一個(gè)由互相連在一起的太空艙組成的微型空間站。
“雖然我國(guó)的實(shí)驗(yàn)性空間實(shí)驗(yàn)室在尺寸上無(wú)法與美國(guó)1973年發(fā)射的‘太空實(shí)驗(yàn)室'或前蘇聯(lián)1986年發(fā)射的‘和平’號(hào)軌道站相提并論，但這是一個(gè)起點(diǎn)。”隨著國(guó)力和技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)正處于積極建設(shè)空間系統(tǒng)的關(guān)鍵期。2015年前，我國(guó)將陸續(xù)發(fā)射“天宮二號(hào)”、“天宮三號(hào)”，完成真正的小型空間實(shí)驗(yàn)室的搭建。
而2020年前后，我國(guó)還將研制并發(fā)射核心艙和實(shí)驗(yàn)艙，在軌組裝成有中國(guó)特色的載人空間站，突破和掌握近地空間站組合體的建造和運(yùn)營(yíng)技術(shù)、近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)，并開(kāi)展較大規(guī)?？臻g應(yīng)用。“這個(gè)永久停留在太空中的未來(lái)空間站，對(duì)于年輕的航天國(guó)家來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)偉大的勝利?！?/P>進(jìn)入詳情
結(jié)語(yǔ)
“造船是為了建立空間站，建站是為了科學(xué)實(shí)驗(yàn)。”空間站是航天事業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，它代表著一個(gè)國(guó)家的航天國(guó)力。隨著我國(guó)的航天事業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)于空間天氣的敏感性與日俱增。當(dāng)空間天氣變化十分劇烈時(shí)，將會(huì)演變成災(zāi)害性空間天氣事件。人類歷史上并不是沒(méi)出現(xiàn)過(guò)。
“越是發(fā)達(dá)的地方，受空間天氣影響越嚴(yán)重?！睂?duì)于空間天氣的應(yīng)對(duì)，張效信認(rèn)為，必須立足于構(gòu)建“天地一體化探測(cè)體系”，著眼于形成完善的空間天氣信息獲取能力、準(zhǔn)確的空間天氣預(yù)警預(yù)報(bào)能力等。同時(shí)，還要大力科普人們對(duì)于空間天氣的認(rèn)識(shí)。
