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中国航天,走进科技新时代

2023-03-04

关键词:天舟宇航员货运

时新素材

宇航员病了怎么办

高峰

在各种科幻电影中,观众难得看到宇航员生病的场景。假如宇航员真的在太空中出现头疼脑热等不适,离他们最近的急诊室是在十万八千里外的地球上,他们该如何是好呢?

现在的做法是,宇航员会在飞船里准备一个药箱,里面放上一些常用药物,比如退烧药、消炎药、止晕药等。当感觉身体不适时,宇航员会向地面的医生报告,医生会及时发出指令,告诉他该怎么吃药。

但是在不久的将来,一种由纳米碳构成的生物胶囊也许可以帮助他们。美国国家航空航天局正在加紧研发一种生物胶囊,将其植入人体皮下后,它能在宇航员毫无察觉时迅速自动诊断其身体中的异常状况,并进行相应治疗,就好像一个随身相伴的医生。如果一切顺利的话,在几年内,国际空间站的宇航员就可以使用这种生物胶囊。

生物胶囊的成本并不高,制造工艺也不复杂。只要先将纳米碳放入胶囊模具,再填入人工细胞,最后用纳米碳或是蛋白质胶水将其黏合,一颗生物胶囊就制造成功了。

生物胶囊的研究者洛夫特斯博士表示,在进入太空前,宇航员只要进行一项微创手术,在大腿表皮下植入几颗生物胶囊,宇航员就拥有了对抗绝大部分疾病的能力。这种手术非常简单,只需要使用普通的麻药。

太空中有无数能够威胁人体健康的因素,最主要的就是高强度的辐射,它会摧毁宇航员的骨髓细胞并破坏其免疫系统。生物胶囊中填充的细胞可以察觉到辐射强度的上升,并自动释放药物,保护人体。胶囊内装有一种“粒细胞集落刺激因子”,不仅可以帮助宇航员抵抗辐射,还可以帮助他们对抗其他常见的太空疾病,比如感染、发烧、器官衰竭和失眠等。目前,研究人员正在有针对性的研发相应的抵抗因子。

生物胶囊中细胞的纳米外壳有一定的空隙,可以允许药物通过,但能保证人工细胞一直留在胶囊中。生物胶囊不是一次性用品,胶囊中的细胞可以通过自身新陈代谢维持活力,这些細胞的寿命从几个月到几年不等,因此每个胶囊都可以连续使用数年之久。生物胶囊本身也没有“保质期”,它的纳米碳结构是惰性的,非常稳定且具有弹性,至今没有发现人体中有可以分解该生物胶囊的酶。生物胶囊不会造成人体的排异反应,当宇航员返回地球时,再由医生取出。

(选自《科学大众》有删节)

赏析

本文用简洁平实的语言介绍了“生物胶囊”的治疗技术,解答了“宇航员病了怎么办”这个问题。文章在说明生物胶囊时,是按照逻辑顺序进行说明的,先总体说明,再具体说明制造、使用、效果、寿命等方面,最后说明其能简单取出,条理分明,层次清楚。

中国航天的硬核浪漫

蛟龙入海、嫦娥奔月、鸿雁传书……曾经,这些流传在中华大地上的呢喃,是华夏儿女对星空和深海的想象。如今,在中国科学家执着地探索下,神话变成了现实。一个个国之重器,承载着国人的梦想。它们的名字,也集结了传统智慧与探索未知的浪漫。

AG600别名“鲲龙”, 取意“鲲鹏展翅,蛟龙入海”,是目前世界上在研最大的水陆两栖飞机,既能在陆地上起降,又能在水面上起降。而“鲲鹏”是中国古代神话中的上古神兽。据庄子《逍遥游》记载:“北冥有鱼,其名为鲲。鲲之大,不知其几千里也;化而为鸟,其名为鹏。鹏之背,不知其几千里也;怒而飞,其翼若垂天之云。”

“鲲龙”的命名,既体现了其水陆两栖的特色,也蕴含着航天人的期冀和祝福。在成功实现陆上首飞和水上首飞后,2020年7月26日,“鲲龙”AG600成功实现海上首飞。

“蛟龙”也是中国古代神话中的神兽。相传,蛟和龙居深水中,蛟能发洪水,龙能兴云雨。我国首艘深海载人潜水器“蛟龙”号,取“蛟龙”入水,乘风破浪、以利万物的美好寓意。目前,“蛟龙”号的作业能力可达7000米。能在全球海洋面积99.8%的海域潜行。

中国行星探测任务被命名为“天问”系列,标识为“揽星九天”。2020年7月23日,我国“天问一号”火星探测器成功发射。

“天问”之名源于屈原的长诗《天问》,表达了对真理追求的坚韧与执着,体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。

自古以来,“北斗”就是中华民族的指路明灯。北斗,共有七星,因在北方聚成斗形。故被称为“北斗”,又名“北斗七星”, 上古时期被用来判断方向、确定季节、知晓时辰,至今都是北半球天空的重要星象。

“孤月沧浪河汉清,北斗错落长庚明”,中国古代诗人对北斗七星有着无限遐思。当中国科学家开始研制自己的卫星导航系统,便以这一传统文化中寓意光明和方向的星座命名。2020年6月23日,“北斗三号”系统最后一颗全球组网卫星发射成功。

至于“嫦娥工程”和“玉兔”号则源自我们熟知的“嫦娥奔月”的故事,承载着古人对月球的浪漫想象。在神话中,“玉兔”是古人同情嫦娥进而添补的温暖情节。如今,“玉兔”是我们追求和平的象征。“玉兔” 的善良、纯洁、敏捷和月球车的构造、使命,既形似又神似。

在古代,人们用“鸿雁”指代信差。汉武帝时,苏武被匈奴扣留多年。后来汉朝派使者要求匈奴释放苏武,匈奴单于谎称苏武已死。这时,有人暗地告诉汉使真相并出主意,让他对匈奴说,汉皇在上林苑射下一只大雁,雁足上系着苏武的帛书,证明他确实未死,只是受困。这样,匈奴无法谎称苏武已死,只得把苏武放回汉朝。自此,“鸿雁传书”用来指代书信传递。“鸿雁传书,永不失联”,用“鸿雁”命名全球地轨卫星通信系统,承载了航天人的美好祝福。

《西游记》中,孙悟空在进过太上老君的炼丹炉后,炼就了“火眼金睛”。我国暗物质粒子探测卫星命名“悟空”, 取义“领悟、探索太空”,希望它能够如孙悟空的“火眼金睛”一般,识别太空中的暗物质。2015年12月17日,“悟空”成功发射升空,虽然设计寿命只有3年,但经过评估,目前它仍在太空服役。

(选自《青年文摘》,有删改)

赏析

文章采用总—分结构,从航天器、潜水器、探测器三个方面深入浅出地介绍了一系列国之重器及其命名,让读者了解到国之重器的命名以神话或传说为背景,并有美好的寓意,含有华夏儿女对星空和深海的想象,包含对未知领域的探索;命名充满诗意,体现了对传统文化的传承,彰显了对美好未来的期冀和祝福。

揭秘天舟六号上的那些“黑科技”

(记者宋晨、陈凯姿、温竞华)

2023年5月10日晚间,我国在文昌航天发射场用长征七号运载火箭成功发射天舟六号货运飞船。11日,天舟六号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。本次任务中,有哪些科技产品为天舟六号货运飞船保驾护航?

高科技船衣:柔性“盔甲” 贴身有型

天舟六号货运飞船完成总装和综合测试之后,需要转运并进行下一步工作。在此期间,必须适应海南高温、高湿、高盐雾的特殊环境。

为此,航天科技集团五院为其量身打造了一套新型柔性船衣,这套船衣的主体结构由里层、中芯和外层组成,不仅可以阻隔高温湿度、高盐雾环境对飞船的影响,还是防雨、防尘、防雷电、防污染的“盔甲”。

研制人员首次采用刚柔结合式设计理念,专门设计了前锥段船衣支撑装置,有效避免船衣磕碰划伤敏感设备和电缆,并针对后锥段大量的载荷设备凸出物设计了不同大小的“帽子”,加强对个别载荷的保护,让柔性船衣穿起来既“贴身”又“有型”。

舱门保护罩:一“罩”呵护 安全出入

当天舟六号货运飞船与空间站完成“太空牵手”后,航天員将通过舱门进入货运飞船,拆解来自地球的“大礼包”。

为确保航天员进出舱以及在轨工作和生活的安全与便利,航天科技集团五院508所研制人员分别设计了舱内用、舱外用两种规格的舱门保护罩。航天员在舱内工作和生活时,只需将“骨架式”舱门保护罩口部撑开,就像给电视机、空调套上防尘罩一样套在舱门上,便可保护整个舱门安全。

航天员出舱时,在厚重的舱外服和舱外手套的限制下,操作灵活性、抓握能力降低。舱外用保护罩被设计成“卷帘式”结构,只需将其左右两侧的把手固定在舱门相应位置,一“抓”、一“套”、一“拉”几个简单的操作即可完成安装,守护航天员安全出入。

太阳电池阵:“巨能翅膀” 动力满满

相较于此前批次货运飞船的载货量,天舟六号货运飞船再次扩容,整船物资装载能力提高至7.4吨。这需要一张太阳能“巨能翅膀”,保证它时刻电力满满。

中国电科为天舟六号货运飞船打造的半刚性太阳电池阵“翅膀”,一天发电量就能满足普通家庭半个多月的用电量,确保天舟六号“带货”和航天员在轨驻留开展工作需要的电能供应。

“巨能翅膀”展开后,在飞行过程中可通过太阳帆板驱动机构不断调整方向,使太阳能电池对准太阳,获取源源不断的太阳能。

精密元器件:“百般武艺” 保驾护航

空间站在轨长期飞行,燃料不断消耗,需要货运飞船来完成“推进剂”在轨补加,被称为“太空加油”。

中国电科研发的“混合式步进电动机——丝杠组件”,就像“加油枪”的“助动器”一样,为推进剂补加管路的连通与断开提供动力,从而保证“太空加油”任务顺利实施。

研制人员还为天舟六号货运飞船配套了10余种100余只传感器,精密测量各系统内的压力、温度、湿度、气体、位移等信号,对货运船舱内的环境稳定和在轨运行起到监测作用,既可以为星地通信搭起“高速路”,又能使飞船在太空与卫星快捷通信。

为了保障天舟六号货运飞船电源设备稳定可靠运行,航天科工二院23所微电公司研制了配套的磁性元件,其重量轻、体积小,最小的约和5角硬币一样大,是电源电路中的核心器件,能够抑制因环境变化引起的电流突变,提高设备抗电磁干扰的能力。

复接存储器:统一调度 “数据管家”

在茫茫太空,如何准确掌握天舟六号货运飞船的飞行状态?是停靠、对接还是脱离?复接存储器是地面判定天舟六号货运飞船健康状况和配送状态的关键,承担着飞船“数据管家”的关键角色。

航天科技集团九院为天舟系列货运飞船研制的复接存储器,将复接器和存储器两台设备的功能集成在一台设备中,可谓是“小块头、大能量”。

飞船上各类设备的运行状态数据汇聚到复接存储器后,由它进行统一调度管理,不仅保证了天舟六号货运飞船数据量大幅提升,还能让地面测控系统快速、准确、完整地获取飞船的运行状态,及时采取控制措施,确保飞行任务顺利完成。

(选自“新华网”)

赏析

文章用五个小标题简明扼要地概括出天舟六号上的“黑科技”,文章虽介绍的是科技产品,但语言生动有趣,如第一个小标题“高科技船衣:柔性‘盔甲 贴身有型”,把天舟六号货运飞船的船衣比作“盔甲”,运用比喻修辞,通俗易懂。

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