中国科协 光明网 主办

“太空摆渡车”如何应对太阳的“坏脾气”?

2018-02-12 19:30 来源:科普中国-军事科技前沿 

  编者按:

  北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。目前,我国正在实施北斗三号系统建设,计划到2020年前后,完成30余颗卫星发射组网,为全球用户提供服务。

  北斗系统,在建设过程中实现了核心关键技术的全面突破,涌现出大批优秀科研攻关团队和个人。即日起,《军事科技前沿》将持续聚焦北斗系统建设,解读其中的核心装备、关键元器件等重要技术突破,以及在这背后默默付出的科技工作者和他们所展现出的科学精神。

  出品:科普中国

  作者:白璐

  监制:光明网科普事业部

  2月12日,在西昌卫星发射中心,远征一号上面级承载着北斗三号卫星,发射任务取得圆满成功。采用上面级一箭双星直接入轨发射也是未来北斗三号卫星工程的主要发射方式。

“太空摆渡车”如何应对太阳的“坏脾气”?

2月12日,北斗三号工程第五、六颗组网卫星在西昌发射。梁珂岩摄

  “上面级”是一种运载工具,是在原有的三子级火箭上面,增加相对独立的一级,形成“四级火箭”。它如同机场的“摆渡车”可以将乘客送往不同目的地一样,可以先后把不同的卫星直接送到工作轨道。因此,它又被称为“太空摆渡车”。

  相比火箭的其它部分,“太空摆渡车”需要在太空环境中停留更长的时间,这就要求它必须面对更加复杂的太空环境,太阳风暴就是其中之一。

“太空摆渡车”如何应对太阳的“坏脾气”?

日地空间环境示意图

  什么是太阳风暴?太阳每天东升西落,为我们带来光明和热量。然而它并不像看起来那么平静,它的内部进行着剧烈的核聚变反应,氢弹就是利用这个原理制成的。有时太阳活动会很剧烈,从内部发出大量的电磁辐射、高能带电粒子以及高速的等离子云,就像是在“发脾气”。科学家们形象地称之为“太阳风暴”。

  太阳风暴的危害很大,地球内部由于有磁场和大气层保护,受到的影响并不严重。但是,冲出大气层的“太空摆渡车”和卫星就不行了,通讯中断、元器件损毁、数据丢失都有可能发生。研制人员为此花费了不少心思,让“太空摆渡车”能够顺利应对太阳风暴。

  “太空摆渡车”的外部是一层层的绝缘材料,猛烈的太阳风暴会让它们变脆、变硬甚至开裂。为此,研制人员专门给它设计了一件由特殊材料制成的“防护衣”,又被叫做“冷暖衣”,能够确保“太空摆渡车”的“体温”保持正常。而且它自身有很好的防护性,太阳风暴带来的高能粒子想在上面“扎堆聚集”,搭个顺风车,那是绝对不可能的。

  “太空摆渡车”要将卫星“送到站”,就必须听从地面上的测控人员的命令,并且精确地执行。可是,太阳风暴一来,不但天地之间的通讯受影响,自身的元器件也会受到猛烈的冲击。

  因此,研制人员在进行设计的时候,就首先选那些最“结实”、最“可靠”的元器件,又在元器件外戴上了一个具有屏蔽功能的壳体。由于材料特殊,这个壳体能够有效隔绝太阳风暴带来的带电粒子,再加上其内部的设备布局也进行了抗辐射优化设计,最大程度减少敏感器件的损伤。

  防护是一个方面,但是,太阳风暴能量极强,不少“漏网之鱼”仍会射入“太空摆渡车”体内。这就需要给“太空摆渡车”体内的元器件、软件做好备份,万一某一处受到影响,仍然有“备份”可以接力工作,这样极大地确保了“太空摆渡车”的在轨安全。

[责任编辑:肖春芳]

手机光明网

光明网版权所有

光明日报社概况 | 关于光明网 | 报网动态 | 联系我们 | 法律声明 | 光明员工 | 光明网邮箱 | 网站地图

光明网版权所有