太空中失重是怎样的感受?眼泪流不出,味觉不敏感

  中新网10月12日电 人们都知道太空零重力,但失重到底是怎样一种感受?在地面上习以为常的一些小事,到了太空中又会发生哪些改变?英国广播公司(BBC)邀请欧洲航天局的抛物线飞行协调官尼尔·麦尔维尔,介绍一些零重力下的小常识。

  麦尔维尔虽然是一名经验丰富的教练员,但他承认,要想对没经历过失重的人描述这种体验,就好比是跟因色盲无法看到红色的人描述红色一样难。

  资料图:作为闻名遐迩的太空主题公园,比利时欧洲太空中心疫后重启,于10月3日重新对公众开放。图为9月25日拍摄的太空中心模拟宇航员训练的“三维滚环”。 中新社记者 德永健 摄

  眼泪汪汪

  如果在太空中突然想哭会是怎样?

  在正常情况下,一个人在哭的时候,眼泪会夺眶而出,顺着面颊流下。但到了太空中,由于零重力,眼泪不会流出眼眶向下淌,而是会在眼眶里聚集,眼泪汪汪的状态下,人们的双眼模糊。

  这时,需要用纸巾擦干眼泪才能恢复视线。

  划火柴

  那在太空中划根火柴又会发生什么变化呢?

  尼尔首先警告说,不要在太空站中这样做。他解释,由于失去引力,许多人们平时在地面上习以为常的小事到了太空中都变了样。

  比如,当平时点燃火柴时,火苗会升起,火苗周围的空气会被加热,并随着冷空气被吸入火焰底部,为其补充氧气燃烧,火焰会持续燃烧并保持其形状。

  但在零重力情况下,由于没有上下运动,火苗不会上升,而且还会很暗淡,也不会有随时补充的新鲜氧气。火苗燃烧的速度也较慢,而且最令人惊奇的是会呈现出球形的火焰。

  尼尔还解释说,火苗不是向上,而是向周围各个方向蔓延,同时火苗的温度也没有在地球上热。

  资料图:美国宇航员克里斯托弗·卡西迪(左)和罗伯特·本肯将于6月26日和7月1日从国际空间站出发进行两次太空行走,以便更换电池。图为二人在准备太空服。图片来源:视觉中国

  开碳酸饮料

  如果在太空中开一罐碳酸饮料会是什么效果?

  尼尔警告称,如果人们有机会体验零重力,不要做此尝试。在太空中,罐里的泡沫会波涛汹涌般地倾泻而出,弄得到处都是。尼尔说,这背后的原因可以用波义尔定律来解释。

  如何影响人的味蕾?

  科学家至今仍不清楚在太空低压失重情况下人的味蕾到底发生了什么变化,但人的味觉似乎不太敏感了。尼尔解释,这可能与口腔中液体流动方向发生改变有关。

  一些太空旅行者还提到了头脑发胀的感觉。尼尔说,这是因为在太空中人的体液不会像在地面上时那样向下流动。尼尔形容这就像是人们得了重感冒时那种头胀发晕的感觉,但其实并没有生病。

  尼尔表示,这会大大影响人们的嗅觉,嗅觉降低了味觉也会受影响。

  一种办法是在食物中多加点盐来调味,但当然不适合长期使用,因为盐多对健康有害。

  尼尔说,为让宇航员们的食品更有味道,他们通常使用一些味重的调味品,现在宇航员们总体来说对食品感到满意。

  失重飞行

  尼尔所在的欧洲航空局除了负责训练宇航员之外,还为普通人提供失重飞行的体验。

  参加这种所谓抛物线飞行的人一定要首先通过医学检查、合格后才可以,必须是18岁以上的成人,而且费用不菲,要缴纳大约6000欧元。

  飞机起飞,然后沿着抛物线飞行,抵达抛物线顶点时,机舱内的人体验两倍引力、体重翻番,之后一、两秒过度到失重状态。

  这时,人们会感觉体重消失了。尼尔介绍说,这种失重状态大约每次持续20秒,让人感到放松。但很快,他们就会重返地面,一切恢复正常。

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嫦娥四号已在月背度过647个地球日 玉兔二号将对岩块进行光谱探测

  中新社北京10月11日电 (郭超凯)据中国国家航天局探月与航天工程中心11日消息,随着太阳光再次铺洒月球背面,嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车成功自主唤醒,迎来第23月昼工作期。截至目前,嫦娥四号已在月球背面顺利度过647个地球日。

  紫色圆圈区域为距离最近、反射率较亮的撞击坑,红圈为岩块位置,白线条为计划行驶路径。图片来源:中国探月工程官方微博

  嫦娥四号着陆器于10月11日11时56分唤醒,“玉兔二号”月球车于10月10日18时57分唤醒。基于全景相机拼接影像、DOM影像等数据,在本月昼期间“玉兔二号”月球车将向玄武岩分布区域或反射率较高的撞击坑区域行驶,这两个位置均位于当前探测点西北方向。在此行进路线中,存在一枚直径约为30厘米的岩块,“玉兔二号”月球车将利用红外成像光谱仪择机对该石块进行光谱探测。

  拟探测岩块位置。图片来源:中国探月工程官方微博

  此外,在接近月午时,“玉兔二号”月球车计划开展全景相机环拍,红外成像光谱仪与中性原子探测仪将开展相关科学探测工作,行驶过程中测月雷达开展同步探测。中国国家航天局将及时发布最新科学成果。(完)

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“天问一号”这一动作意义重大!4个月后火星见

  2020年10月9日23时,在我国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,天问一号探测器主发动机点火工作480余秒,顺利完成深空机动。此次轨道机动在距离地球大约2940万千米的深空实施。

探测器调姿示意图

探测器深空机动轨道示意图

  记者从中国航天科技集团八院了解到,对于“天问一号”火星探测任务,此次变轨意义重大。至此,探测器的飞行轨道变为能够准确被火星捕获的与火星精确相交的轨道。探测器将在当前轨道飞行约4个月后与火星交会,期间将实施两到三次轨道中途修正。

探测器深空机动轨道示意图

  深空机动是什么?与轨道修正区别在哪?

  航天科技集团八院火星环绕器团队介绍,深空机动是指在地火转移段实施的一次变轨机动。通过深空机动可以改变探测器原有的飞行速度和方向,使其能够沿着变轨后的轨道顺利飞行至火星。

  执行深空机动是运载入轨弹道和地火转移轨道联合优化的结果,能够提升运载的发射能力、增加探测器的发射质量,使探测器可以携带更多的推进剂,更好地完成探测任务。与速度增量较小,发动机工作较短的常规中途修正不同,深空机动过程中,探测器由发射入轨的逃逸转移轨道变轨为精确到达火星的轨道,速度增量大,发动机工作时间长,对探测器控制和推进系统提出了极高要求。

  深空机动的3大好处

  通过使用深空机动进行轨道设计和轨道控制,八院火星环绕器团队不但成功增加了探测器的推进剂携带量,还实现了3方面目标。

  首先,深空机动将一个大的捕获速度增量分解为两次相对较小的速度增量,有利于减小发动机单次工作时间,保证发动机工作的可靠性。

  同时,深空机动的实施有利于3000N发动机的标定,过程中可对3000N大发动机进行推力和比冲标定,而精确的发动机标定参数可以更好地确保火星捕获的精度。

  通过深空机动,八院火星环绕器研制团队实现了对探测器到达时间的优化,能够得到更加有利的捕获点处的光照条件和通信条件,也使捕获时探测器经历的火影时间(探测器进入太阳光被火星遮挡的阴影区)和通信盲区时间更短。

  如何实现深空机动?

  执行深空机动任务需要八院火星环绕器团队根据预定到达火星时间、轨道参数与即时测控定轨参数制定深空机动变轨策略,完成对应的探测器姿态和轨道控制,确保探测器在深空机动后处于与火星精确相交的轨道上。

  为了完成地面测控精密定轨和器上精确自主轨道控制,本次深空机动中,地面对探测器的定轨任务由我国深空测控站和天文台共同完成,准确保证了探测器变轨的精密定轨需求。为了能够精确自主控制轨道,火星环绕器装备了高精度陀螺、加速度计以及具备故障识别与自主处理能力的器上计算机,充分保证了轨控的精度和可靠性。

  瞄准3亿公里之外

  本次深空机动中,环绕器瞄准的制动捕获时火星的位置距离环绕器约3亿公里远,误差控制约200公里,相当于北京到上海约1200公里距离中瞄准一个直径约0.8米的目标。

  在八院火星环绕器团队的不懈努力下,此次深空机动控制的实际精度优于设计指标。

  后续,团队将根据探测器实际飞行状态,迭代优化中途修正策略,利用中途修正持续对到达火星的轨道再进行精确修正,保证探测器能够按计划准确进入火星捕获走廊,被火星引力捕获进入环火轨道,开展着陆火星的准备和后续科学探测等工作。

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北斗三号全球卫星导航系统首次应用于高铁轨道精测

  新华社北京10月11日电(丁静 王舒)近日,在京沈高铁朝阳枢纽至顺义段施工现场,来自中铁第五勘察设计院集团有限公司(简称铁五院)和武汉大学的工程技术人员用一台北斗惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪(俗称北斗惯导小车),对上述路段双线合计49.6公里的有砟轨道进行了多回合精测任务。这是7月31日北斗三号全球卫星导航系统正式开通后,首次工程化应用于高铁建设领域。

  据中国铁路北京局集团有限公司高铁工务段介绍,京沈高铁是我国“八纵八横”高速铁路主通道之一,京哈-京港澳通道的重要组成部分。为了提高作业质量和效率,参建单位在朝阳枢纽至顺义段施工中采用了先进的数字化捣固手段。

  捣固是使用捣固车对轨道进行调整、对道砟进行捣固,以便增加轨道平顺性和稳定性的作业。捣固车的作业方案需要提前通过测量和计算确定,早期建设和维修铁路时,技术人员使用轨距尺测量轨道,作业效率低;后期使用全站仪配合轨道测量仪,但一个小时只能测量200米。使用北斗惯导小车后,每个小时可以测量3至5公里,大大提高了作业效率,同时进一步提升了测量精度。

  “北斗惯导小车可以快速精准获取轨道的三维位置坐标、姿态和轨距,实现轨道多项几何参数的高效测量。”铁五院北斗铁路行业综合应用示范工程项目技术负责人饶雄说,与全站仪精测手段相比,北斗惯导小车的测量效率提高了20倍以上。

  据介绍,北斗惯导小车可实现铁路轨道平顺性指标毫米级、里程厘米级测量精度,能够满足铁路有砟轨道数字化捣固要求。同时,北斗卫星导航系统的可见卫星数量更多,在复杂场景下的系统抗干扰性能和可靠性更具优势。

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听起来恶心但很科学 移植粪菌来治病这几年很热门

  把一个人肠子里的粪菌,移植到另一个人肠子里去?这么恶心的事情谁想出来的!答案是:非常专业的医学科研人员。

  并且他们不仅这样想,也早就这样做了:近年来,“粪菌移植”的相关研究成果,在国际医学界屡屡带来新发现——前不久,英国和意大利等相关研究中心的最新发现是:给老人做粪菌移植,或可恢复衰老造成的认知力下降;芬兰赫尔辛基大学的研究人员则通过小范围实验初步推断:给剖腹产婴儿喂食母亲的粪菌,可使婴儿的免疫系统受益。

  这两个与排泄物有关的“恶心”发现,分别发表在权威医学杂志《微生物学》和《细胞》上,受到学界的广泛关注。

  结合之前的各种相关研究,如今医学界已充分认识到:肠道中的微生物群落对人体健康的影响力,远远地、深刻地超越了消化系统。

  最新发现

  有待逆转的“老—幼”移植

  在《微生物学》上发表的论文显示:研究人员首先是为幼年小鼠做了粪菌移植,移植给它们的粪菌则来自成年老鼠。

  英国东英吉利大学的戴维·沃祖克博士说:“研究表明,衰老过程可能与我们肠道菌群有关,而最近我们发现,肠道与大脑之间的双向交流(又称为‘肠脑轴’),在塑造行为和认知功能方面起着重要作用。”

  研究团队在完成移植后,评估了幼年小鼠的焦虑程度、探索行为和记忆水平等指标。他们发现:幼鼠在焦虑、探索行为或运动能力等指标上没有表现出明显变化,但当它们被放进迷宫里之后,则显示出了记忆受损和空间学习能力下降的征兆。

  联想到老年痴呆症患者们最先表现出的症状就是记忆开始丧失和不认识路,这两样征兆自然很受关注。

  不过,目前研究人员还没有将幼年小鼠的粪菌移植给成年老鼠,他们只是根据理论逆向推测,这篇论文主要表达的是:肠道微生物组中与年龄有关的转变可以影响到中枢神经系统,凸显了肠脑轴在衰老过程中的重要性。

  专家特别提醒:不要擅自模仿

  通过剖腹产分娩的婴儿,通常患上哮喘和过敏的风险更高,这可能是因为他们出生时未曾接触母亲产道内的微生物群,从而不利于免疫系统的发育。

  就在本月,发表在《细胞》杂志上的一篇论文提出了这样一个看起来非常“激进”的方法:将母亲的少量粪菌稀释后立即喂给新生儿。研究报告表示,此后新生儿患哮喘的风险与正常分娩的婴儿更为相似。

  婴儿刚出生时,免疫系统尚不成熟,但是一旦开始在外界生活,他们的免疫系统就会随着微生物的暴露而成熟。尽管每个人的微生物群都是个体化的,但是自然分娩出生的婴儿和剖腹产所生孩子的菌群在肠道内定植的总体模式是不同的。

  这个实验筛选出7名计划进行剖腹产的母亲作为志愿者,在她们的婴儿出生后不久便接受了粪便微生物菌群移植。研究人员发现,这些婴儿长到三个月大时,他们体内的微生物群与自然分娩的婴儿相似,而与剖腹产婴儿以及母亲的微生物群不同。

  这篇论文的作者之一、赫尔辛基大学人类微生物组研究计划专家魏莱姆·德沃斯特别强调:“这并不是为安全性研究而设计的实验,目前我们发现它是有效的,并支持从母体到婴儿的垂直传播。但是——请不要自己在家搞!必须对样品进行安全性和适用性测试。”

  此前研究

  肠道菌群移植对自闭症的改善

  自闭症孩子们很难与他人正常交流,也很难与周围的世界和谐相处。但这种病不像很多人想得那样:只发生在“脑子里”。这些孩子们经常也会有程度不同的胃肠道问题。

  2018年,美国亚利桑那州立大学的研究人员在一场微生物学会上报告了他们为期两年的试验结果:粪菌移植不仅可以帮助自闭症患儿摆脱胃部不适,也可以改善自闭症相关的行为。

  科学家们发现:患有自闭症的孩子,肠道细菌的类型往往比其他孩子更少。因此研究人员想知道,给自闭症孩子移植健康的肠道细菌是否可以能够改善他们的胃肠道问题呢?

  首先,研究小组使用抗生素来杀死孩子肠道中的所有细菌。接下来,研究人员从具有健康肠道菌群的人的粪便中分离出细菌。然后给患者移植这些粪便细菌。

  治疗结束后的两个月内,大多数孩子报告的胃肠道问题减少,腹泻、便秘、胃痛和消化不良问题明显较少。同时,更令人惊喜的是:他们身上与自闭症相关的行为也有所改善,多动或刻板行为水平比治疗前明显降低。

  研究人员认为,因为年轻的大脑更灵活,可塑性更强,所以在学龄前开始进行细菌移植可能会提供更好的效果。

  这两年来,越来越多的研究指出,肠道微生物与自闭症密切相关。肠道中的有害细菌和病毒释放的神经毒素会通过肠道迷走神经传入中枢神经系统,从而引起神经系统功能紊乱,导致各种行为表现异常。

  粪菌移植带来的有益菌群可以有效地平衡肠道菌群,修复肠道通透性,减少胃肠道和各种神经发育障碍表现。

  特定肠道细菌有助癌症免疫疗法

  从两岁半开始,一个人的肠道里就终生驻扎着好几百种微生物。这些微生物大多是无害的,而且能够帮助身体干很多事情,包括:抵抗病原体,保卫你的身体健康;吸收食物残渣里的糖分和酒精,为身体提供能量;分解药物,释放活性成分;帮助胆汁酸代谢;制造营养物质、合成维生素;影响中枢神经系统的发育和功能。

  由于基因、饮食、卫生、抗生素、分娩方式等各种原因,每个人的肠道菌种各不相同。近年来,科学家发现,肠道菌群和许多疾病存在联系,包括:艰难梭菌感染、肠炎、糖尿病、自闭症、痴呆症、抑郁症、哮喘等等。

  近年来,多项研究都表明肠道菌群与癌症相关。2019年9月,英国帝国理工学院研究团队发现:近200名癌症患者中,接受免疫治疗的癌症患者如果近期使用过抗生素,其治疗效果和生存率将显著下降。

  据专家推测,可能是因为抗生素破坏了肠道菌群的平衡,而这反过来影响了免疫系统。

  加拿大卡尔加里大学卡明医学院的研究团队则发现,某免疫疗法的功效可能取决于特定的肠道细菌。他们阐明了特定细菌是如何增强T细胞(人体内攻击并摧毁癌细胞的免疫细胞)的能力并发挥作用的。“然而,细菌是如何做到的始终未解。”

  马拉松运动员肠道里的秘密

  2019年,《自然·医学》网站上发表了一项最新研究:优秀马拉松运动员肠道中有一类特殊的细菌,可以帮助他们提高运动成绩。

  来自哈佛大学的研究人员招募了15名参加马拉松赛的运动员,还有10名日常久坐的普通人作为对照。在运动员们进行马拉松比赛之前和之后的一周时间里,研究人员收集他们的粪便样本,并进行了细菌基因测序。

  结果发现:在运动前和运动后,有一种细菌在马拉松运动员肠道菌群中差异最大:比赛之后,这种细菌在肠道里的数量明显增加了。那么,这个菌会不会跟运动员的运动能力或运动后的恢复有关呢?

  研究人员从一位运动员的粪便样本中分离出一株这种细菌,接种到小鼠肠道中,结果这些小鼠的运动能力显著增加,它们在特制的跑步机(跑轮)上跑的时间明显延长!

  经过进一步机制分析后,他们发现这种细菌是利用乳酸作为唯一碳源的。在运动过程中,肌肉消耗葡萄糖的代谢过程中就会产生乳酸,由于长跑运动相对过度,氧气供应不足会导致产生的乳酸不能迅速分解,从而导致大量在体内堆积,进而引起局部肌肉的酸痛。

  难道,这种菌可以分解运动后的乳酸,从而帮助运动员迅速恢复?研究人员随即做了一系列实验,答案果然是如此。

  而且,不但肠道菌群能够影响运动能力,运动也可以反过来影响肠道菌群:2018年,芬兰科学院的研究员就发现,耐力运动训练改变了肠道菌群的组成。经过六周的训练后,运动者肠道内的有害微生物减少,促进新陈代谢相关的有益微生物增加。

  此外,美国伊利诺伊大学的两项研究发现,运动者与久坐者相比,前者的肠道菌群环境更有利于健康。

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植物如何抗病毒?我科学家发现“反病毒劫持”关键蛋白

  新华社合肥10月10日电(记者徐海涛)病毒必须“劫持”并利用所侵入健康细胞的生命系统,才能繁殖和扩散。近期,中国科学技术大学赵忠教授团队基于8年攻关,发现了使病毒无法“劫持”植物细胞的关键蛋白WUSCHEL(WUS),进而揭示植物干细胞的广谱抗病毒机制,为解决农作物抗病毒乃至全球粮食稳产等问题开辟新路径。国际权威学术期刊《科学》10月9日发表了该成果。

  病毒是农业生产中仅次于真菌的第二大病害。比如由稻飞虱传播的病毒会让水稻患上条纹叶枯病和黑条矮缩病,轻则减产、重则绝收。

  目前已知的植物病毒有1000多种,但人类现有的抗病毒手段只对少数病毒有效,且随着病毒进化植物的抗性会减弱。“茎尖脱毒”是少有的有效生物技术,但其深层次科学机理一直未被探明。

  中科大赵忠团队以“茎尖脱毒”为灵感来源,通过8年的发育生物学和植物病毒学交叉研究,近期在植物干细胞中发现了关键的抗病毒蛋白WUS。

  “病毒是一种非常简单的生命体,它侵入健康细胞后,必须靠‘劫持’细胞内的生命系统,包括蛋白质合成和各种能量物质为自己服务。”赵忠说,他们研究发现,WUS蛋白能抑制植物干细胞的蛋白质合成系统,使入侵的病毒无法合成蛋白质,从而不能繁殖和扩散。

  他们进一步研究发现,WUS蛋白也可以成为其他种类细胞抵抗病毒的“利器”,还能抑制多种病毒的感染,具有广谱性,对多种植物病害有效。

  “此研究解决了一个长期存在且受到关注的问题,是植物病理和发育领域的一个开创性研究。”《科学》杂志审稿人评价说。

  据了解,研究团队计划将该成果应用到育种中,基于蛋白质人工进化技术筛选高抗病蛋白,以得到广谱高抗病的农作物新品种。

  “我们希望把成果应用到更多的粮食作物、油料作物、药用作物等,使得大部分农作物都能抵御病毒入侵。”赵忠说。

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飞船发射推迟 身在太空的俄宇航员收不到新年礼物了

  中新网10月10日电 据俄罗斯卫星网报道,俄航天国家集团发言人对卫星通讯社称,该集团因需进行新的检查,而将两次航天发射——载有“进步MS-16”货运飞船和“北极-M”气象卫星的发射推迟到明年。

  “进步MS-16”货运飞船载有包括给俄罗斯宇航员新年礼物等货物,它的发射原定于12月11日。如今推迟发射,俄罗斯宇航员预计无法准时收到2021年的新年礼物。

  首颗“北极-M”气象卫星的发射原定于12月24日。两次发射按计划都从拜科努尔发射场,用“联盟-2”运载火箭实施。

  俄航天国家集团发言人表示:“因必须进行新的检查,已决定将定于2020年12月的‘进步MS-16’货运飞船和‘北极-M’水文气象卫星的发射推迟到2021年。”

  据他称,“确切发射日期将随后公布”。

  报道称,“进步”飞船用于向空间站给乘组运送货物、燃料、氧、空气和饮用水。从1978年起不同型号的“进步”飞船已实施167次发射,其中3艘因2011、2015和2016年的运载火箭事故而未能抵达国际空间站。

  “北极-M”卫星用于监控北极地区的气候和环境。第二颗“北极-M”的发射定于2023年,另外3颗卫星将于2024-2025年发射。

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奔向火星关键一步!“天问一号”顺利完成深空机动四大看点

  新华社北京10月9日电 题:奔向火星关键一步!“天问一号”顺利完成深空机动四大看点

  新华社记者胡喆

  10月9日,在我国首次火星探测任务飞行控制团队努力下,“天问一号”探测器顺利完成深空机动。至此,探测器的飞行轨道变为能够准确被火星捕获的、与火星精确相交的轨道。截至深空机动前,“天问一号”已飞行超过78天,距离地球超过2900万公里,目前探测器各系统状态良好。对我国首次火星探测任务而言,此次深空机动意义重大。

  什么是深空机动?与轨道修正有何区别?

  深空机动是指在地火转移段实施的一次变轨机动。中国航天科技集团八院火星环绕器团队专家告诉记者,通过深空机动可以改变探测器原有的飞行速度和方向,使其能够沿着变轨后的轨道顺利飞行至火星。

  专家介绍,执行深空机动是运载火箭入轨弹道和地火转移轨道联合优化的结果,能够提升运载的发射能力、增加探测器的发射质量,使探测器可以携带更多的推进剂,更好地完成探测任务。

  此前,“天问一号”已完成两次轨道中途修正。专家表示,与速度增量较小、发动机工作较短的常规中途修正不同,深空机动过程中,探测器由发射入轨的逃逸转移轨道变轨为精确到达火星的轨道,速度增量大、发动机工作时间长,对探测器控制和推进系统提出了极高要求。

  如何实现深空机动?

  执行深空机动任务需要飞行控制团队根据预定到达火星时间、轨道参数与即时测控定轨参数制定深空机动变轨策略,完成对应的探测器姿态和轨道控制,确保探测器在深空机动后处于与火星精确相交的轨道上。

  “‘天问一号’在跑,地球在跑,火星也在跑。目前‘天问一号’已经距离地球超过2900万公里,我们互相之间的时延已经比较大了,所以很多动作都要靠我们事先设计和探测器自己完成,这些都具有难度和挑战。”我国首次火星探测任务“天问一号”探测器副总指挥张玉花说。

  为了完成地面测控的精密定轨和探测器上精确自主的轨道控制,此次深空机动中,地面对探测器的定轨任务由我国深空测控站和天文台共同完成,准确保证了探测器变轨的精密定轨需求。为了能够精确自主控制轨道,火星环绕器装备了具备故障识别与自主处理能力的计算机,充分保证了轨道控制的精度和可靠性。

  深空机动对火星探测好处多

  据悉,通过使用深空机动进行轨道设计和轨道控制,不但成功增加了探测器的推进剂携带量,还实现了三方面目标。

  首先,深空机动将一个大的捕获速度增量分解为两次相对较小的速度增量,有利于减小发动机单次工作时间,保证发动机工作的可靠性。同时,深空机动的实施有利于3000N发动机的标定,过程中可对3000N发动机进行推力和比冲标定,而精确的发动机标定参数可以更好地确保火星捕获的精度。

  此外,通过深空机动,八院火星环绕器研制团队实现了对探测器到达时间的优化,能够得到更加有利的捕获点处的光照条件和通信条件,也使捕获时探测器经历的火影时间(探测器进入太阳光被火星遮挡的阴影区)和通信盲区时间更短。

  3亿公里之遥精确瞄准 精度优于设计指标

  此次深空机动中,环绕器距离瞄准的火星位置约3亿公里,误差控制约200公里,这相当于从北京到上海约1200公里的距离中瞄准一个直径约0.8米的目标,难度可想而知。

  在飞行控制团队的不懈努力下,此次深空机动控制的实际精度优于设计指标。后续,工作人员将根据探测器实际飞行状态,迭代优化中途修正策略,利用中途修正持续对到达火星的轨道进行精确修正,确保探测器能够按计划准确进入火星捕获走廊,被火星引力捕获进入环火轨道,开展着陆火星的准备和后续科学探测等工作。

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深空机动完成!奔火旅途中 天问一号的“闯关”还将继续

  记者从国家航天局获悉,2020年10月9日23时,在我国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,天问一号探测器主发动机点火工作480余秒,顺利完成深空机动。

  深空机动与轨道修正有啥区别?

  此前,天问一号探测器进行了两次轨道修正。那么此次深空机动与轨道修正有何不同?

  专家介绍,为了弥补飞行偏差,使探测器沿着预定的轨道飞行而进行的轨道控制称作修正。改变探测器当前轨道,使其进入一条新的轨道而进行的轨道控制称作机动。类似于我们平时开车,在行驶途中调整方向盘,保证车身不偏离车道,这就是轨道修正。而在规划的转弯处转弯,就可以理解成深空机动。

  此次轨道机动在距离地球大约2940万千米的深空实施。

  为什么要进行深空机动?

  天问一号的轨道设计,综合考虑了从发射到火星捕获的各种约束条件并使推进剂消耗尽可能小,采取了转移过程中进行一次深空机动的策略。只有经过这次方向和速度的调整,探测器才能在未来与火星准确相遇。

  后续,探测器将在当前轨道飞行约4个月后与火星交会,期间将实施两到三次轨道中途修正。

  奔火旅途中 天问一号还将迎接更多挑战

  天问一号的火星探测之旅已经进行了两个多月的时间了。接下来,天问一号还要继续闯关,奔火旅途中,还有更多的挑战在等着天问一号。

  “天问一号”将经历关键的“太空刹车”

  有一次最为关键的“太空刹车”,将直接决定着此次火星探测任务的成败。

  如果将地球与火星之间的“行星际公路”,比作一条以太阳为中心的椭圆形闭环高速,火星就相当于这条高速公路的一个出口。经过长达约7个月风尘仆仆的星际跋涉,当火星环绕器携带着陆巡视器,在这条高速公路上驶往火星出口的时候,必须利用自身携带的推进剂点火减速,将飞行速度降下来,这就好比要踩一脚“太空刹车”。

  这关键的一脚“刹车”,也称为“近火制动”或者“火星捕获”,就是为了让天问一号探测器能够成为火星的“卫星”,围绕火星旋转。这是极为关键的“一脚”,直接关系到我国此次火星探测任务成功与否,时机与分寸的把握非常重要。

  这一脚“太空刹车”有多难?根据计算,探测器距离火星仅400公里,相对火星的速度却高达4到5公里每秒,刹车的“时间窗口”仅为半个小时左右。届时,探测器已距离地球大约1.93亿公里,无线电通信单向时延约11分钟。显然,所有的制动过程,都必须由探测器独立完成。

  通信受限 着陆过程被称为“恐怖七分钟”

  “太空刹车”至关重要,而成功进入火星轨道后,就进入了相对平稳的环绕飞行阶段。这个阶段大约要持续两个多月的时间,在进行环绕探测的同时,根据探测到的信息判断是否具备着陆条件。

  选择好着陆点、确定了着陆时间就进入到下一个关口。火星着陆的过程经常有“恐怖七分钟”之说,受到通信限制,整个着陆过程只能靠探测器自己进行判断和执行,地面来不及做任何处置。

  只有火星车成功行驶在火星表面,并传回了探测数据,才意味着此次火星探测任务取得成功。此前只有美国的探测器成功实现了着陆和巡视探测,因此此次天问一号任务还任重而道远。

  天问一号探测器,在到达火星之后,还将开展一系列的科学探测工作。其中,环绕器不仅要以环绕火星的方式开展科学探测工作,同时它还作为地球与火星车之间信使,承担着中继通信的任务,可以说,它的工作被安排得满满当当。我们祝愿“天问一号”一路顺风。

  (总台央视记者 王世玉 陶嘉树 杨璐 图片:李贵良)

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国产翼龙-2无人机首次完成应急救援通信保障实战演练

  科技日报北京10月8日电 (记者矫阳)8日,记者从中国航空工业集团公司(以下简称航空工业)获悉,翼龙-2无人机于9月29日成功开展了全球首次大型无人机应急通信实战演练。

  29日当天凌晨4时50分,翼龙-2无人机从贵州安顺机场起飞,奔赴四川木里,航时近20小时,实现了跨两个战区三个省份、跨昼夜全天候、夜间中雨等恶劣气象条件下作业,通过公网与专网结合、宽带与窄带融合、空天地一体化通信覆盖等创新技术手段,解决了断路断电断网的“三断”灾难现场通信保障难题,为第一时间开展应急救援提供了全新的解决方案。

  据航空工业翼龙系列无人机常务副总师王大勇介绍,翼龙-2无人机由航空工业自主研制,是一款具有国际先进水平的多用途无人机,具有优异的多传感器融合能力,已装备多个国内外用户,成熟可靠。

  “此次演练,翼龙-2无人机同时搭载光电侦察吊舱、合成孔径雷达、公网移动通信基站、专网宽带自组网设备、窄带超短波中继设备、CCD航测相机等6种机载设备。”王大勇说,29日进行的首次应急通信保障演练,有关部门从实战出发,选择山高林密、森林火灾多发、公网覆盖不到的四川木里地区5个点位,模拟森林火灾发生,翼龙-2无人机接到指令后,第一时间从安顺机场出发,飞行2小时抵达500公里外木里上空,为地面救援队伍提供空中通信覆盖。

  来自相关部门测试结果表明,翼龙-2无人机交出了一份优秀的答卷。光电吊舱图像清晰、雷达数据齐备、航测地图精准,现场音视频数据与应急管理部指挥大厅实时交联,实现了实时调度和高效指挥,充分体现了翼龙-2空中无人通信平台的实战保障能力,解决了断路断电断网极端情况下,力量突不进去、信息传不出来的实战难题。

  专家认为,本次实战演练创造了多个第一。第一次实现了跨空域、跨昼夜,实战场景下的应急通信测试,探索了军地协同的空中救援快速响应机制;第一次在山沟峡谷、山高林密的复杂地形条件下,构建了公专结合、宽窄融合、空地一体的应急通信平台;第一次实现了空中通信平台与地面多种救援队伍的实战演练和协同指挥。再次验证了翼龙-2无人机的高可靠性和优异的复杂环境适应能力,再次展现了翼龙-2大承载能力和军民两用的高度实用拓展能力。

  我国地域广阔,西部山区众多,森林火灾、水灾、滑坡、泥石流以及地震等灾害时有发生。航空应急救援具备响应速度快、机动能力强、救援范围广、救援效果好、科技含量高等特点,具有其他应急救援手段无可比拟的优势,有着广阔的应用前景。

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