专题06 神舟飞船中的力【聚焦前沿】神舟飞船中的物理（高中版）

专题06 神舟飞船中的力 揭秘：是他们为神舟飞船撑起“保护伞”！ 昨天，神舟十一号飞船与天宫二号空间实验室成功实施分离，航天员景海鹏、陈冬，完成了在天宫二号空间实验室中期驻留的预定任务，创造了新的纪录。在这样一个特殊的时刻，有这样一群人倍感喜悦却无暇庆贺，因为他们任务还没有结束。 　马晓兵：时刻保持一颗警惕之心 警醒之心 　从9月15日天宫二号发射升空以后，航天科技集团神舟十一号飞船副总设计师马晓兵率领天宫二号和神舟十一号联合飞控试验队已经在北京航天飞行控制中心，昼夜连续工作了两个多月。因为只有不间断的、精确的判读数据，才能及时发现问题，为神舟飞船撑起一把密不透风的“保护伞”。 　天宫二号和神舟十一号在太空遨游可能会出现一些意外问题，例如舱内突然失火了怎么办，温度突然急剧升高或者急剧降低怎么办？航天员生病怎么办？为了应对可能出现的各种问题，研制团队为天宫二号和神舟十一号准备了600多个应急故障预案，马晓兵要求每一个值班的飞行支持人员烂熟于心，随时应战，“我们时刻都要保持一颗警惕之心、警醒之心。因为只有这样，当发生故障的时候，你才能马上进入应战状态。” 　研制团队如何保护神舟飞船？ 　那么，马晓兵和他的团队是如何保护神舟飞船的呢？ 　帮助神舟飞船调整姿势 避免碰上空间碎片 　　在距地面2000公里内的人类使用最频繁的低地球轨道上，有超过7000吨的空间碎片在绕着地球飞。空间碎片一旦与航天器发生撞击后果不堪设想，毫米级以上尺度的碎片会穿透航天器表面。 1983年，美国“挑战者号”航天飞机与一块直径0.2毫米的微小碎片相撞，导致舷窗被损，只得提前返回地球。 尽管在神舟十一号飞船飞行的轨道上，遭遇空间碎片的几率比较小，但在30多天的飞行中，神舟十一号飞船还是遭遇过空间碎片的威胁。好在地面飞控人员及时发出指令进行调姿规避，终于化险为夷。 不过，马晓兵告诉记者，即使遭遇空间碎片撞击，神舟十一号飞船返回舱也能保证航天员安全返回，因为在飞船设计时已经充分考虑到抗击空间碎片的袭击。 时刻注意天气 保证天地对接畅通 这次神舟十一号飞行任务，航天员和地面信息传递非常通畅，航天员不但可以天地对话，还能收看新闻联播，这得益于中国发射的中继卫星传输海量数据。但对马晓兵他们来说，他们时刻要注意的是天气对数据传输的影响，尤其是下雨，因为下午会造成中继传输数据量产生衰竭。 在30多天的飞行中，神舟十一号飞船和天宫二号组合体也遭遇了雨衰问题的考验，好在地面飞控人员及时启动预案，避开了雨衰时间段，保存了数据，保障了组合体安全飞行。 航天将才马晓兵 马晓兵今年37岁，毕业于西北工业大学航天学院，从事载人航天已经12年。12年的时间，让马晓兵迅速从一个航天新兵成长为航天将才。 马晓兵负责的应急救生分系统，是载人航天特有的分系统，和航天员的生命安全息息相关。想要设计这个系统，马晓兵首先就是要了解整个飞船各系统正常的状态是什么样，然后在这基础上出现不正常的时候应该怎么去处置。 马晓兵说：“可能我们大量的准备工作，99%的准备工作都花在应急或者故障状态，实际上这个东西最终没用，但这是对我们最好的一个结果。” 从神舟八号开始，飞船发射入轨后有两天的时间要经多次变轨去追赶天宫，这两天中如果出现紧急情况，需要迅速重新计算轨道参数，从地面发送指令，让飞船紧急返回，这给马晓兵出了个难题。 航天科技集团神舟十一号飞船副总设计师 马晓兵： 不断地变轨道，就相当于你要重新去算，然后重新再注。那么，重新再算的话，然后再生成、再注入到网上、再告诉你天上的话，这个时间就会有一些长。 时间就是生命。这个难题关系到航天员和飞船能不能安全返回。在地面重新计算不断变化的轨道参数，再发送指令到飞船，时间肯定来不及。这时，马晓兵想到一个唯一可行的办法，就是利用飞船上配载的计算机来计算。但很快他发现飞船上的计算机难以完成复杂计算任务，于是马晓东只能简化算法，可这谈何容易。 一年的时间，马晓东计算了几十万条轨道参数，再把这些数千万的数据集成分析。这期间，不停地发现错误，再不停地归零重新计算，最后，马晓兵终于提炼出一个简化的算法公式，解决了飞船变轨期间紧急返回的难题。 薪火相传 中国航天航空事业充满希望 同事们对马晓兵的评价最多的是自信、从容和超出年龄的老练。其实，马晓兵团队的成员都非常年轻，平均年龄不到35岁，位于一线的研发人员大多是80后。他们在各自的岗位上，都能够独当一面。 其实不止是马晓兵的团队，在中国航天事业的各个领域、各个系统，都有很多年轻人在担重任、挑大梁、当先锋。 再仔细想想，两弹一星元勋建功立业的时候，不也大多风华正茂吗？这种朝气蓬勃的状态，不正是中国航天事业固有的气质和形象吗？正是一代代航天人的承前启后，才让事业不断进步；正是一代代青年人的薪火相传，才让中国充满希望。 相关习题 一、单选