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科普 | 太空中的“不速之客”究竟有何威力?

來源:中國載人航天微信公眾號責任編輯:安思翰
2020-09-02 09:27

太空環境除了具有超低溫、強輻射和高真空等特點外,還存在高速運動的流星體,包括太陽系內小至沙塵、大至巨礫的顆粒狀碎片。航天器在軌運行時,難免遇到這些來自天外的“不速之客”,那么它們對航天器和航天員會造成什么影響呢?

對航天器的影響

流星體中的微流星體大多由宇宙中各星系的小行星和彗星演變而來,質量通常小于1克,且具有極大的動能,1毫克的微流星體可以穿透3毫米厚的鋁板。若微流星體與航天器相撞時的壓力超過航天器表面材料的強度,產生的噴砂效果會使航天器表面變得粗糙。撞擊時壓力產生的高溫使被撞擊處熔化、蒸發,從而導致航天器表面留下撞擊坑或形成穿孔。

太空常見的微流星景觀

一般情況下,質量超過1克的流星體,在近地空間內與航天器相撞的可能性極低,而且航天器都具備一定程度的屏蔽防護性能。不過,流星體雖然體積小,但如果數量過多或航天器長期暴露其中,譬如遇到“流星暴”,其危害就不容忽視了。

什么是流星暴呢?相信大家對流星雨并不陌生:流星體受地球引力進入大氣層后,與大氣摩擦燃燒所產生的可見光跡形成了流星,成群的流星就形成了流星雨。流星雨的規模不同,有時在一小時中只出現幾顆流星,有時會出現成千上萬顆流星,就像節日中人們燃放的禮花那樣壯觀,我們稱之為“流星暴”。

流星暴景觀

因此,在軌運行的航天器遇到流星暴,就要經歷一場“暴風驟雨”的考驗。1993年8月,歐洲航天局(ESA)當時最大的民用通信衛星奧林巴斯1號(Olympus-1)就遇到了英仙座流星雨,該衛星被斯威夫特-塔特爾彗星(109P/ Swift-Tuttle)的一小塊擊中并損壞,使奧林巴斯任務被迫中止。

奧林巴斯1號(Olympus-1)

我國在執行載人航天任務時,也有過一次與流星雨擦肩而過的經歷。1999年11月18日,神舟一號飛船發射在即,當時的應用系統空間環境預報中心的科研人員卻發出獅子座流星暴的緊急情報。工程相關領導果斷作出決策,將發射時間推遲了2天,使神舟一號躲過了那場危險的“暴風驟雨”。這一事件表明了我國空間環境檢測的水平,也體現出中國航天人尊重科學、嚴慎細實的科學態度。

獅子座流星雨預報與實測比較圖

對航天員的影響

航天員在太空行走的過程中,一定要避免被太空中的微流星體等異物擊中航天服,因為這些異物盡管只有米粒甚至是塵土大小,但在高速運動下,仍有可能擊穿航天服,造成漏氣。因此,艙外航天服以及出艙保障設備必須在極嚴苛的太空環境中為航天員的身體健康和生命安全提供保障。

我國研制的“飛天”艙外航天服就具有足夠的強度,不僅能防止微流星體和空間碎片對航天員的傷害,保證航天員的工作能力,還能提供可靠的工效保障及遙測通信保障等。在神舟七號飛行任務中,航天員翟志剛就身著這款航天服圓滿完成了中國航天員的首次空間出艙任務。

神舟七號航天員翟志剛執行出艙任務

來源/《中華民族的航天夢——載人航天知識問答》

圖片源自網絡

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