致命的太空環境：中國航天器做了什麼去應對?

太空是繼陸地、海洋、大氣層之後人類第四個生存環境，它與另外三種環境相比有許多天壤之別，不僅蘊藏著許多取之不盡、用之不竭的寶貴資源，也給航天器和航天員的正常飛行帶來一些困難，有些甚至是惡劣而致命的。所以中國在打造航天器時都認真分析研究了太空環境的主要特點，並採取相應了的保障措施，以便在開發太空的過程中揚長避短，發揮最大效益。

簡單地說，太空環境有以下特點：

高真空環境。在200千米～500千米的低軌道空間真空度為10-4帕，而在35800千米的地球同步軌道上則為10-11帕的高真空度。所以，中國載人航天器都有密封壓力艙，為航天員提供與地面相同的1個大氣壓和氧氣以及合適的溫度、濕度。神舟7號航天員翟志剛出艙進行太空行走時，穿了類似微型載人航天器的艙外航天服，因為如果他不穿艙外航天服直接出艙，會受到失壓、缺氧、輻射、低溫等太空環境造成的致命影響。當然，利用這一特殊環境也可以在艙外進行在地面難以實施的特殊科學實驗，神舟7號在艙外進行過材料實驗，然後通過翟志剛出艙取回。

強輻射環境。太空有很強的銀河宇宙線輻射和太陽輻射等。另外，許多天體都有磁場，磁場俘獲上述高能帶電粒子，可形成輻射性很強的輻射帶，如地球上空就有內外兩個輻射帶。所以中國載人航天器是在300～500千米高的近地軌道運行，因為再高就進入輻射帶了，會對航天員身體造成影響。還有，中國每次進行載人航天活動前，中國科學院和國家氣象局的空間環境研究預報中心都要進行空間天氣預報，因為一個好的太空環境對載人航天是非常關鍵的。如果遇到高能粒子輻射、低磁場等災害性空間環境事件，航天員的生命安全將受到威脅。當所以如果確實出現惡劣的太空環境時，專家就建議縮短或改變任務時間，甚至取消任務。此外，中國所有航天器所使用的集成電路也都有一定的防輻射功能。

超低溫環境。在宇宙大爆炸之後，隨著宇宙的膨脹，溫度不斷降低。經過100多億年的時間，太空已成為高寒環境。對宇宙微波背景輻射(宇宙大爆炸時遺留在太空的輻射)的研究證明，太空的平均溫度為-270.3℃。為此，每個中國航天器都有溫度控制系統，使航天器內的溫度保持在所需要的範圍內。

高速度環境。在太空中有高速運動的塵埃、微流星體和流星體，它們具有極大的動能，1毫克的微流星體甚至可以穿透3毫米厚的鋁板。另外，隨著人類航天活動的日益增多，太空中廢棄的人造地球衛星等航天器也隨之多，它們在太空形成了太空垃圾。這些太空垃圾的運行速度與航天器的飛行速度一樣高，因而會對正常運行的中國航天器造成了潛在的撞擊威脅。為此，中國航天器一般採用躲、抗等措施來對付太空垃圾的威脅，其中天宮1號、2號的實驗艙外有對付小太空垃圾的防護板。

除會受到自然環境的影響外，包括中國航天器在內的所有航天器在太空飛行中還有獨特的誘導環境，即在太空環境作用下航天器某些系統工作時所產生的環境。例如：

極端溫度環境。這是由於太空中沒有空氣傳熱和散熱，所以航天器受陽光直接照射的一面可產生高達100℃以上的高溫，而背陰的一面，溫度則可低至—100℃～—200℃。這也需要通過溫控系統來應對，尤其是中國嫦娥3號著陸器在月面要經受約14天的長月夜嚴峻考驗，為此動用了核電源來保溫。

強振動、大雜訊環境。中國航天器在起飛和返回，即運載火箭和反推火箭等點火和熄火時，會產生劇烈的振動、很大的大雜訊。為此，上天前航天器都要做振動和雜訊試驗，看其是否能經受這一考驗

高溫環境。中國載人航天器返回艙和返回式衛星高速重返稠密大氣層時會與空氣分子劇烈摩擦，使航天器的表面溫度高達1000℃左右。為此，中國載人航天器和返回式衛星的返回艙都採用燒蝕材料來防熱，否則會被燒毀。

超重環境。中國航天器在加速上升和減速返回時，正、負加速度會使航天器上的一切物體產生巨大的超重，它是地球重力平均加速度的倍數，尤其對載人飛船影響巨大。為此，中國航天員在上天前都要用離心機進行艱苦的訓練，並且在發射和返回時處於半躺狀態，以便減小超重環境對人體的影響

失重環境。航天器在太空軌道上作慣性運動時，地球或其他天體對它的引力（重力）正好被它的慣性力所抵消，因而艙內處於失重或叫微重力環境，其重力加速度僅為地面的1%到10萬分之一。在這種環境中，氣體和液體中沒有對流現象失，不同密度引起的組分分離和沉浮現象也消失，液體僅由表面張力約束，潤濕和毛細現象加劇等等。因此，利用失重環境可在航天器艙內進行許多地面上難以進行的科學實驗，生產地面上難以生產的特殊材料等。天宮2號空間實驗室、實踐10號科學實驗衛星等中國航天器都是利用失重環境開展了大量的科學實驗。當然，失重環境對航天員的生活和身體也帶來許多不利影響，例如長期航天會使人的肌肉萎縮、骨質疏鬆和心率過慢等，為此，中國航天員上天前都要進行與失重有關的訓練，包括吃、喝、拉、撒、睡，在天宮1號、2號里也有一些鍛煉身體的器材。

作者：天兵

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