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太空环境最显著的特点是什么

人气:378 ℃/2024-10-03 09:22:50

据第一段说:“自宇宙大爆炸以后,随着宇宙的膨胀,温度不断降低。”虽然随后有恒星向外辐射热能,但恒星的数量是有限的,而且其寿命也是有限的,所以宇宙的总体温度是逐渐下降的。经过100多亿年的历程,太空已经成为高寒的环境。对宇宙微波背景辐射(宇宙大爆炸时遗留在太空的辐射)的研究证明,太空的平均温度为零下270.3℃。

在太空中,不仅有宇宙大爆炸时留下的辐射,各种天体也向外辐射电磁波,许多天体还向外辐射高能粒子,形成宇宙射线。例如,银河系有银河宇宙线辐射,太阳有太阳电磁辐射、太阳宇宙线辐射(太阳耀班爆发时向外发射的高能粒子)和太阳风(由太阳日冕吹出的高能等离子体流等。许多天体都有磁场,磁场俘获上述高能带电粒子,形成辐射性很强的辐射带,如在地球的上空,就有内外两个辐射带。由此可见,太空还是一个强辐射环境。宇宙大爆炸后,在宇宙中形成氢和氦两种元素,其中氢占3/4,氦占1/4。后来它们大多数逐渐凝聚成团,形成星系和恒星。恒星中心的氢和氦递次发生核聚变,生成氧、氮、碳等较重的元素。在恒星死亡时,剩下的大部分氢和氦以及氧、氮、碳等元素散布在太空中。其中主要的仍然是氢,但非常稀薄,每立方厘米只有0.1个氢原子,在星际分子区中稍多一些,每立方厘米约1万个左右。

太空环境除有超低温、强辐射和高真空等特点外,还有高速运动的尘埃、微流星体和流动星体。它个具有极大的动能,1毫克的微流星体可以穿透3毫米厚的铝板。

比较

天体上的环境与太空环境比较

随着航天事业的发展,在太空中废弃的人造地球卫星等航天器也逐渐增多,还有进入轨道的上面级火箭。它们有的被人为遥控炸毁,有的自行分裂成碎片。这些碎片将在一定的时间内继续绕地球飞行,在太空形成新的环境特点,即“太空垃圾”。太空垃圾的运行速度也较高,对使用中的航天器造成撞击威胁。地球之外各天体上的环境,不像太空空间环境那样千篇一律。就太阳系来说,各行星、卫星上环境也很不相同。它们有的没有大气(如水星、月球),有的有稀薄的大气如火星),有的有浓密的大气(如金星、木星),而大气的成份也各不相同,如金星大气主要是二氧化碳,木星大气主要是氢,有的有磁场,有的有固体表面(如水星、金星、火星、月球),有的没有固体表面(如木星、天王星、海王星),有的表面温度很高(如金星高达470℃),有的表面温度极低(如冥王星最低达-253℃),彗星则完全是尘埃冰块组成的,如此等等。需要对具体天体来具体分析。

航天器独特的环境

在太空飞行的航天器,除遇到上述自然环境外,还有独特的诱导环境,即在太空环境作用下、航天器某些系统工作时所产生的环境。它主要有以下几种。

极端温度环境。航天器在太空真空中飞行,由于没有空气传热和散热,受阳光直接照射的一面,可产生高达100℃以上的高温。而背阴的一面,温度则可低至 -100℃~ -200℃。

高温、强振动和超重环境。航天器在起飞和返回时,运载火箭和反推火箭等点火和熄火时,会产生剧烈的振动。航天器重返大气层时,高速在稠密大气层中穿行,与空气分子剧烈摩擦,使航天器表面温度高达1000℃左右。航天器加速上升和减速返回时,正、负加速度会使航天器上的一切物体产生巨大的超重。超重以地球重力平均加速度(其符号为"g",g 约为9.8米/平方秒 )的倍数来表示。载人航天器上升时的最大超重达8g,返回时达10g,卫星返回时的超重更大些。

失重和微重力环境。航天器在太空轨道上作惯性运动时,地球或其他天体对它的引力(重力)正好被它的离心力所抵消,在它的质心处重力为零,即零重力,那里为失重环境。而质心以外的航天器上的环境,则是微重力环境,那里的重力非常低微。

失重和微重力环境是航天器上最为宝贵的独特环境。在失重和微重力环境中,气体和液体中的对流现象消失,浮力消失,不同密度引起的组分分离和沉浮现象消失,流体的静压力消失,液体仅由表面张力约束,润湿和毛细现象加剧等等。总之,它造成了物质一系列不可捉摸的物理特性变化,提供了一种极端的物理条件。利用这些地面上难得的环境条件,可进行许多地面上难以进行的科学实验,生产地面上难以生产的特殊材料、昂贵药品和工业产品等。

神七飞行期间

神七飞行期间太空环境整体良好

中国科学院空间环境研究预报中心经过5个多月的精确计算与分析,认为神舟七号载人航天飞行期间太空环境整体良好。

空间环境分析预报显示,近两到三年都处于太阳活动低年时期,太阳没有大的能量释放与爆发,地球空间也相对平静,适合开展载人航天活动。

对于将于25日发射的神舟七号载人飞船,一个好的空间环境是非常关键的。如果遇到高能粒子辐射、低磁场等灾害性空间环境事件,航天员的生命安全将受到威胁。

针对神七飞行,中国科学院空间环境研究预报中心主任龚建村介绍说,空间环境受多方面因素影响,其中最主要的自然因素是太阳活动。每隔11年太阳会从活动频繁到相对平静的状态相互转换,在太阳活动频繁的时期,会突然发生空间环境灾害性事件。

中国科学院空间环境研究预报中心提前5个月就开始对空间环境进行综合分析并进行预报,在工程选择的范围内推荐和建议任务时段。

如果确实出现恶劣的太空环境,预报中心会建议缩短或改变任务时间,甚至取消任务。

2008年4月底,预报中心做了第一次预报,此后他们对预报不断修正,临近飞船发射时,预报频率加大到每天一次。

龚建村说:“从神一到神六,每次都是这样做的,因为越接近任务时间,预报结果越准确,所以必须不断修正预报结果。”

龚建村还介绍,现在是太阳活动低年,按照11年一个周期来计算,接下来太阳活动就会上升到高年。这也就意味着未来载人航天的很多任务要面临更恶劣的环境,那个时候空间环境保障任务就会变得更加艰巨。

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