国际空间站在持续移动,卫星是如何与其对接的?

大家是否听说过《八十天环游地球》这本书呢?书的开头,是两个主人公在计划一个80天环游地球的旅程路线。如果书中的这两主人公现在还活着的话,那么,他们在一天内就能实现环游地球15.54次。因此,80天的时间,他们完全可以环游世界1243.2次。

我认输了

不好意思闪电侠

也许你会问,他们该怎么做才能实现呢?他们需要做的,就是埋头苦读至少二十年,取得优异的成绩,进入像NASA一样的顶级科研机构,开始遥遥无期的训练,最终乘坐火箭,在国际空间站以每小时27724公里的速度绕地飞行时,朝它飞去,将火箭和空间站进行对接,然后,舒舒服服地呆在空间站内,以这个速度绕地球飞行80天。

快停下来!!

无论这些听起来有多么不可思议,我们已经向国际空间站发送了102个无人飞行器,有一个正在途中;同时,85个载人航天组被分配执行不同的任务,一个已经与国际空间站对接成功,并且,还计划着利用国际空间站来发展太空旅行!

连猫也能太空度假了

国际空间站飞行的动力是什么?它是如何达到这样快的速度的?

空间站能够以每小时17000英里的速度运行,而地球上飞机的时速只有每小时1600英里,这个数据的对比看似非常惊人。这是因为,对于地球上的飞机来说,穿过地球大气,面对持续的空气阻力,它需要消耗燃油来提供飞行动力,而对一个空间站来说,它是在近地轨道上,受地球引力的影响而移动,它的运动依靠的只是轨道力学,因此,空间站的飞行速度远大于地球上的飞机。

国际空间站沿近地轨道移动

由于太空中没有空气阻力,参照牛顿第一定律(任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止),空间站在引力的影响下,并不需要其他的力去维持它的运动。对于空间站来说,只有当它在必须要克服引力,来改变运行轨道的情况下时,才需使用燃料。由此可见,为了使空间站保持在一个特定的高度,它必须在地球磁场的影响下运动。

国际空间站在它的轨道内绕地球飞行

在高速飞行下,国际空间站将如何实现与火箭、宇宙飞船或其他模件的对接?

火箭是如何与持续运动中的空间站相接的?

空间站的速度取决于引力,引力又取决于空间站和地球的质量,以及空间站和地球间的距离。很明显,空间站的质量远远小于地球。因此,决定空间站质量的主要因素,是他们间的距离,也就是空间站距离地球表面的高度。任何火箭或是宇宙飞船在要与国际空间站进行对接时,首先要达到与空间站相同的高度,同时,达到与空间站运行一致的速度。所以,即便对接过程纷繁复杂,但是还是能够实现的,因为他们的相对速度不至于相差甚远。

我们可以做到!!!

事实上,这个过程并不容易的。首先,飞到空间站的高度(据地表约220英里)需要花费两天的时间;随后,飞行器会在空间站的下方继续跟随他,当它们接近时,飞行器会“翻一个筋斗”!“翻筋斗”看起来非常酷对不对?但是,当这是在冒着1000亿美元的风险进行的时候,它这么做可就不是为了看起来很酷了!

2017年5月,SpaceX龙飞船与国际空间站进行对接(图源:NASA)

正是因为飞行器“翻了个筋斗”,空间站的宇航员才有机会拍下400张左右飞行器最脆弱部位的照片,发送到NASA(美国国家航空航天局),以进行裂缝和坑洞的检查。如果问我这是不是很酷的话,我还是会说,是的!

可是,当进行对接时,人类是如何在那样的速度下存活的?

当一辆汽车飞驰时,你可以感受到它的移动,(假设你坐在的车内)因为把周围的环境当作参照物时,汽车的相对速度非常快。但是,当地球以每小时1600公里的速度自转或每小时108000公里的公转时,你却感受不到。这是因为你也在随之运动,你和地球的相对速度为零。同样的道理,对于那些要与国际空间站对接的飞行器来说,它们需要达到每小时27724公里的速度,这时它们和空间站的相对速度为零,所以,他们是感受不到的。

距离第一次与国际空间站的对接,已经过去19年了,如今,在经过了与多个无论是载人还是无人飞行器的对接后,国际空间站已经成为了近地轨道上最大的人造的物体,并且用肉眼就能直接观察得到。虽然,我们能看到的只是一条移动的光线,但那也非常不错了!

从地球上看到的国际空间站(图源:Flickr)

国际空间站的大小为109米*73米,只比一个橄榄球场稍微大一点。它的质量为450吨,相当于450辆中等大小的汽车的质量之和。5月14日,一个航天飞行器刚刚启程,向国际空间站运送一个新的科学模件。到目前为止,国际空间站的完成度约为98%。

国际空间站,截至2017年,完成度约为98%(图源:NASA/Crew of STS-132/Wikimedia Commons)

浩瀚的宇宙中还存在着太多的未知,也许多到让我们百思不得其解。即便如此,回顾我们已经取得的成就,也是非常值得高兴的。如果你想看一看国际空间站,那就抬起头,看一看你所在地方的天空中,空间站有可能经过的区域。每隔几天,国际空间站都会有1-2分钟裸眼可见的时间。

下面的漫画作品,来自一个才华横溢的六岁孩子

聪明的凯文(Wise Calvin)

作者: Wise Calvin

FY: ZW天权

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论) “”
   
验证码:

相关文章

推荐文章