突破難關上云霄

劉進軍

地球上有天氣，太空中也有天氣嗎？答案是當然有了！太空天氣是指在太陽系內(nèi)地球周圍的太空環(huán)境發(fā)生的變化。太空天氣包括太陽、太陽風、近地空間以及高層大氣中的任何條件和事件。太陽會發(fā)生太陽風、太陽耀斑、太陽射電爆發(fā)、太陽輻射風暴、太陽高能粒子噴發(fā)、日冕物質(zhì)拋射和太陽黑子爆發(fā)等，引起太空天氣的變化。銀河系中擁有3000多億顆恒星，也會發(fā)射大量宇宙射線，穿越太陽系和地球，引起太空天氣擾動。這時，太陽系、地球周圍太空中的磁場、輻射、等離子體和其他物質(zhì)就會變化，引發(fā)太空天氣、氣候和環(huán)境的變化。

在太陽系內(nèi)，太陽風的變化，會對行星際磁場造成影響。太陽高能粒子、宇宙射線會穿透和破壞衛(wèi)星、飛船和空間站的電子設備，威脅宇航員的生命。太陽活動產(chǎn)生的電磁風暴會干擾電子儀器，導致衛(wèi)星、飛船和空間站暫時“失明”，甚至毀壞。

在地球上，太陽高能粒子會擊穿電子設備、電網(wǎng)、通信和導航系統(tǒng)。地磁風暴、范·艾倫輻射帶的活動、電離層的擾動和閃爍、極光、地磁的誘導，都會引起電流的變化。日冕物質(zhì)拋射會轟擊地球的磁層，激發(fā)地磁風暴，影響在高緯度上空飛行的飛機，甚至太空中的航天器。

人工重力的空間站結(jié)構（設想圖）?圓形的離心機（設想圖）

太空天氣對人類的航天事業(yè)影響極大。美國宇航局、歐洲太空局、中國航天局等都設有太空天氣預報中心、預警中心等，進行實時觀測，預報太空天氣，盡量避免損失。

“天宮”空間站是一個微重力的環(huán)境，也是一個太空實驗室，因此要格外注意太空天氣的影響。為了確保安全，“天宮”空間站的外面安裝有一層厚厚的防護層，既能防御太空中的極端溫度，也能抵抗小流星或太空碎片的襲擊，還能降低太空天氣的影響，確保航天員和空間站的安全。

除了要時刻關注太空天氣的影響，建成“天宮”空間站還必須攻克以下五大技術難題。

一是太空失重

航天員在“天宮”空間站內(nèi)工作和生活，一個大麻煩就是失重。失重會讓航天員一直處于飄浮的狀態(tài)，失去上下左右的方向感。同時，人體的許多系統(tǒng)都需要重力才能正常運轉(zhuǎn)，失重會引起人體一系列糟糕的生理變化，導致心血管疾病、肌肉萎縮、骨骼疏松等太空病。比如，心臟就是一個由肌肉組成的泵，不用對抗地球引力之后，與心臟類似的肌肉就開始萎縮。人體在太空中待得越久，失去的肌力就越多。必須攻克“失重”這個難題，人類才能在微重力的太空中生活。最好的應對方法就是航天員每天進行自檢、食用特制的太空食品，以及通過體育鍛煉來強化衰退的肌肉。為此，“天宮”空間站上安裝了啞鈴、單杠和跑步機等運動器材。

“迷魂草”空間站（設想圖）

“星際迷航”空間站（設想圖）

“靈魂陀螺”空間站（設想圖）

“光子”空間站（設想圖）

“超越時空”人工重力空間站（設想圖）

二是大氣氣壓

“天宮”空間站上搭載有能合成和制造空氣的設備，以保證空間站內(nèi)氧氣和空氣的比例與地球空氣大致相似。但空間站內(nèi)的大氣氣壓卻只有地球壓力的一半，這將有效地節(jié)省氣體，使空間站殼體的厚度能夠減少、強度能夠降低，以減少空間站的重量。

三是宇宙輻射

在太空中，宇宙射線非常強烈?！疤鞂m”空間站的殼體和內(nèi)部空氣足夠抵御和屏蔽宇宙射線，其內(nèi)部容量很大，足夠維持小天氣系統(tǒng)，還能改變內(nèi)部大氣構成或反射陽光輻射的數(shù)量，達到輻射防護的目的。

“吉普賽”空間站（設想圖）

“獨角獸”空間站（設想圖）

“夢幻”空間站（設想圖）

中國未來的空間站（設想圖）

四是太陽光

“天宮”空間站環(huán)繞地球飛行，當飛到有陽光照射的一面，也就是地球白天的一面，溫度極高;當飛到?jīng)]有陽光照射的一面，也就是地球夜晚的一面，溫度極低。有陽光照射時，空間站的太陽能帆板瞄準太陽，進行發(fā)電并存儲電力。沒有陽光時，太陽能帆板輸出電力，照亮空間站。空間站四面均有舷窗，窗內(nèi)有蓋板，當合上蓋板，遮住陽光，空間站內(nèi)便是黑夜;當打開蓋板，陽光照射進來，空間站內(nèi)就是白天。這使得空間站內(nèi)晝夜分明。在空間站，航天員們不僅能看到蔚藍色的地球，每天還能觀賞到16次日出和日落。

五是姿態(tài)控制

“天宮”空間站將飛行在高度400千米、軌道傾角42.8°的軌道上，其前部始終朝著前進方向，太陽能帆板對準太陽，通信天線對準地球。在地球引力的作用下，它每個月都會下降1千米。它還安裝了自動導航系統(tǒng)和姿態(tài)控制系統(tǒng)，可以進行偏航和姿態(tài)調(diào)整。同時，它在飛行中保持軌道的精度和飛行時序，保持自身穩(wěn)定，隨時提升高度。如果發(fā)生偏航，姿態(tài)控制系統(tǒng)就立刻糾正，每時每刻都能保證姿態(tài)穩(wěn)定和精確。

“天宮”空間站按照第一宇宙速度，也就是7.8千米/秒、2.7萬千米/小時的速度，環(huán)繞地球飛行。建成后，它將向全世界開放。目前，已有幾十個國家的宇航員和科學家提出了申請。相信在不久的將來，“天宮”空間站將承載著中華民族千年的飛天夢，成為人類成功登陸月球、火星和小行星，進入宇宙空間的中轉(zhuǎn)站。