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2021年即将結束,在過去這一年裡,人類航天有哪些成果?

時間之河日夜奔流不息,轉眼間2021年即将走向尾聲

在這一年,有許多事在我們的生命沙灘中留下了痕迹,或喜或悲,雖然對宇宙而言這隻是刹那的瞬間,但即便地球如塵埃般渺小,藍色星球上的人類也在這一年又向宇宙邁進了一步,雖然緩慢,但從未停止腳步。

現在我們來看看這一年中,人類為探索宇宙作出了哪些努力。

毅力号登陸火星

在太空中旅行了将近七個月後,毅力号成功于北京時間2021年2月19日淩晨4點55分左右,在火星的傑澤羅隕石坑内着陸。這次的着陸過程頗為壯觀,着陸器分為兩個部分,上面是一個”空中吊車”,擁有八個反推火箭,毅力号則被懸挂在吊車下方。在着陸的最後階段,火箭發動機啟動,利用反推力降低速度,釋放毅力号後火箭獨自飛走墜毀。

此次任務耗資24億美元,旨在利用毅力号火星探測器去尋找火星存在過生命的證據。根據研究,降落點傑澤羅隕石坑在遠古時期曾存在一處湖泊和一處河流三角洲,毅力号将在此進行研究的工作,并采集相關火星樣本。

4月22日,毅力号成功将火星大氣中的部分二氧化碳轉化為氧氣,創下了曆史記錄。其中的MOXIE裝置利用電和化學方法,把二氧化碳分子中的碳原子和氧原子進行了分解,産生了一名正常活動的宇航員十分鐘所需的氧氣量。如果未來能夠制造出效率更高的MOXIE設備來轉化氧氣,或許在火星上建立居住地不再是空談。

中國首個火星探測車成功登陸

2020年7月23日,攜帶了火星探測車的長征五号遙四運載火箭發射升空,5月22日10時40分,中國首輛火星探測車成功登上火星,駛離着陸平台,開始巡視探測。該探測車經過命名征集後最終采用了“祝融”。

祝融在中國的傳統文化裡是最早的火神,象征火照耀大地,帶來光明。“祝融”号火星探測車則意味着我國點燃了星際探測的火種,指導航天人不斷超越自我,奔向星辰大海。

祝融号相較于其他火星探測車,它的移動能力更強大,6個車輪都可以獨立驅動,具備蟹行運動能力,可以靈活避障以及進行大角度爬坡。火星地勢複雜,一旦陷入坑中失去行動能力,任務也基本宣告失敗。

所以更強的移動能力代表着更長的使用壽命。未來它将巡視火星地形,探測大氣成分,進行水源探查,為以後移居火星打下基礎。

人造太陽運行創新紀錄

5月28日,有中國人造太陽之稱的超導托卡馬克核聚變實驗裝置取得了新的突破,創下了1.2億攝氏度運行101秒和1.6億攝氏度運行20秒的世界新紀錄。

我們目前賴以生存的石油和煤炭都是一次性能源,在百年之後将會消耗殆盡。而地球萬物生長所需要的光和熱,都來自于太陽核聚變後釋放的能量。如果我們能夠在地球再創造一個“太陽”,那麼能源就是取之不盡用之不竭的了。

人造太陽就是一個可控核聚變裝置,利用超高溫對氫元素進行聚變反應,而成功的三個要素就是溫度足夠高,粒子密度足夠大,等離子體維持時間足夠長。

托卡馬克裝置則是用磁約束來“盛放”聚變中的超1億度的等離子體,我國的EAST是新一代全超導托卡馬克核聚變實驗裝置,本次記錄打破了先前韓國超導托卡馬克實現的1億度20秒運行時間。并且達到了之前的五倍,是一個前所未有的突破。

理論上億度控制時間能夠達到1000秒就可以投入正式使用了,雖然現在看來仍然任重道遠,但在不斷的突破下,總有一天會實現可控核聚變技術的應用,屆時人類将擁有近乎無限的能源,實現生産力的大解放,同時也可以利用可控核聚變技術對外太空進行任意的探索。

中國首個空間站投入使用

近幾年,太空中唯一還在使用的空間中隻有2010年啟用的國際空間站,并且也将在幾年内達到使用年限。一旦退役,人類将陷入無空間站使用的局面。

4月29日,在海南文昌航天發射場,長征五号B遙2運載火箭搭載着中國空間站的核心組成部分——天和核心艙,在一聲轟鳴中發射升空。5月18日,天和核心艙完成在軌測試運行,我國成為了世界上第三個擁有空間站的國家。

一個月後,天和核心艙迎來了它的首個載人任務。随着神舟十二号載人飛船入軌,天和核心艙成功與飛船進行了自主快速交會對接,與此前已經對接的天舟二号貨運飛船共同構成了三艙組合體。本次的三名宇航員聶海勝、劉伯明、湯洪波在空間站順利度過了兩個月的太空生活,期間兩次成功出艙。

10月16日,天和核心艙的第二批乘客也成功抵達,翟志剛、王亞平和葉光富将在中國空間站進行為期6個月的飛行任務。

羲和号發射成功 我國進入探日時代

在神州十三号載人飛船準備第二次進入月球空間時,我國的首個太陽探測科學技術試驗衛星羲和号也在太原衛星發射中心成功升空。

此次的羲和号衛星運行與距離地面517公裡的太陽同步軌道上,在這裡每天對太陽進行24連續的觀測,主要的科學載荷時太陽空間望遠鏡。它将首次實現對太陽Hα波段光譜成像的空間探測,填補以往太陽爆發源區高質量觀測數據的空白

對太陽進行觀測,可以降低或規避它對地球的不利影響。此前對太陽的探測主要是通過紫外線或X射線,主要觀察太陽高層大氣。而可見光波段的探測還是要基于地面望遠鏡,但地面上的可見光觀測會受到地球大氣擾動,導緻分辨率較低,無法進行高質量數據收集。

羲和号的Hα波段探測可以對太陽的低層大氣進行精準觀察,獲得太陽爆發時大氣溫度、速度等物理量的變化,為解決太陽爆發能量傳輸模型的問題提供重要支撐。

總體來看

2021年是中國航天大踏步前進的一年,在即将到來的2022年裡,針對月球的嫦娥工程還會進步一推進,力争在2030年前完成載人登月,近地軌道上的國産空間站也将在2022年迎來第三批航天員,繼續發揮自己的作用。

無論何時,我們的征途永遠是星辰大海。

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