宇航员在国际空间站用世界杯用球,这只足

  出品:科普中国军事科技前沿

昨晚朋友圈刷了一夜的屏,2018年世界杯揭幕战晚上11点打响。嗯,昨晚我睡得特别早,10点就睡了。

  出品:科普中国

  作者:矛隼工作室

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  作者:矛隼工作室

  监制:光明网科普事业部

揭幕战在莫斯科卢日尼基体育场打响,东道主俄罗斯战沙特阿拉伯。不过今天我们不谈如何踢球,而是谈一下踢的那只足球。当然这只足球那里生产的无从考究,很多人希望它是来自中国。

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  随着2018年世界杯大幕拉开,世界球迷们沸腾着迎接这一足球盛典。本届世界杯有一个非常有趣的细节,那就是比赛用球上过太空!

世界杯揭幕战这只足球来自太空。

  MS-10是一艘联盟号载人飞船,原计划于莫斯科时间10月11日11时40分使用联盟-FG运载火箭从拜科努尔发射场1号发射台发射。MS-10的任务是装载俄罗斯宇航员阿列克谢·奥夫奇宁与美国宇航员尼克·黑格与国际空间站对接,进行日常的长期驻留人员更换工作。

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  宇航员在国际空间站用世界杯用球“射门”

这只2018年世界杯比赛用球Telstar18,由俄罗斯宇航员奥列格-阿尔捷米耶夫带到国际空间站,而早些时候另一位俄罗斯宇航员安东-什卡普列罗夫把联盟MS-07密封舱里的这只球带回地球。

  图为阿列克谢·奥夫奇宁与尼克·黑格(来源:NASA)

  的确,本次的世界杯比赛用球Telstar18今年三月份就被送上了国际太空站,并跟随宇航员乘坐MS-07号联盟飞船返回地球。

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  MS-10是什么?发生了什么?

  这运送足球的飞船——联盟号飞船是自上世纪以来,俄罗斯最主要的载人飞船,目前也主要承担了国际太空站的人员运输和替换任务。

不仅如此,这只足球已经被两位宇航员在国际空间站“试用”过了。不过俄罗斯和沙特阿拉伯的两队球员能用上来自太空的足球,相信感觉也是不错的。

  运载MS-10飞船升空的联盟-FG的燃料加注和点火发射流程没有任何的问题,所有数据和系统部件的工作都处于可接受范围内,但直到发射后约两分钟时,联盟-FG运载火箭应按照流程分离自己的四个助推器的过程中发生事故。

  联盟号设计之初包含军事用途

今天我们来聊一下这个来自太空的足球场——国际太空站。

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  或许有人会问,宇宙飞船这种堪称大国重器的东西,难不成就用来完成这种民用的小事吗?实则不然,联盟号飞船设计之初就意义重大,只不过军民融合这一观念的确体现在这种飞船上。

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  图为搭载MS-10飞船发射升空的联盟-FG运载火箭(来源:WIKI)

  苏联在上世纪需要设计一款能够长时间滞留在太空并能够进行轨道对接的飞船,包括科罗廖夫设计局在内的多个设计局和相关部门参与了这种飞船的研发。

装配完成的国际空间站长110米,宽88米,大致相当于一个足球场大小,总质量达400余吨,这就是一个太空足球场。

  据有关报道称,事故原因是一个助推器未成功分离,并撞击了火箭芯级的液氧燃料储罐,导致发动机不能正常运行。随后宇航员报告飞船出现逐渐失重,这表明火箭的推动力不足,在宇航员与地面控制中心交流后,其决定进入放弃任务返回地面。

  在最初的设计中,联盟号就被设计有多种用途,一方面当然是用于空间探索,另一方面则是用于军事用途。

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  宇航员怎么样了?他们是怎么回来的?

  苏联曾希望借助于联盟号飞船建设各种航天组合体已完成军事目的。事实上在冷战的中期,由于计算机和空间技术的不发达,美苏两国都非常希望使用载人飞船作为主体操作军事航天组合体。美国也曾希望使用载人飞船或是航天飞机来为自己的间谍卫星更换胶卷。

作为一位航天小白,我尝试解释一下什么叫“太空站”。首先我们理解两个概念,什么是“航空”与“航天”。简单来说航空就是在大气层以内的飞行器,航天就是在大气层以外的飞行器。

  发射后第123秒,紧急营救系统启动。但此时逃逸塔已经抛掉,飞船也已经进入高空,MS-10飞船只能采取弹道式载入流程。

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我们见到的所有飞机,都是大气层以内飞行的,都属于航空领域。而太空站在大气层外,属于航天领域。还有一种在研发当中的飞机,它在介于大气层空气稀薄高度飞行,我们管它叫“空天飞机”。

  相比于正常飞船的返回流程采取的“打水漂式”的载入方式,弹道式载入明显更加危险,宇航员要在返回时承受六到七倍的重力加速度——是正常返回模式的两倍。

  图为停靠在国际太空站上的MS-01联盟号飞船(来源:wiki)

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  另一方面,联盟号飞船由轨道舱、服务舱和返回舱三部分组成,三部分都组合于火箭顶端,但只有返回舱装备有降落伞和反推火箭。在事故发生后,紧急营救系统在几分钟之内抛射出了飞船的轨道舱和服务舱,并分离了返回舱和火箭,开始下降。

  1965年8月1日,苏联军事工业委员会(VPK)签署了一道命令,建议改进上升号和联盟号飞船用于军事。苏联分别有过卫星截击机计划和光学侦测计划,前者是使用联盟号飞船作为载体,进行太空的反卫星作战,后者则是一个以光学对地观测设施为主体的空间站,联盟号飞船的宇航员将负责操控这个空间站,但是这两个计划最终都被放弃。

美国航天飞机已经全部退役

  返回舱的降落伞和着陆反推火箭模块都运行正常,并最终降落于哈萨克斯坦杰兹卡兹甘市以东约25公里处。

  联盟号是目前宇航员通往国际太空站的唯一方式

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  救援人员在发射后四十一分钟从安12运输机跳伞抵达返回舱的着陆点,一小时后,地面车辆和四架米8直升机抵达。两位宇航员出舱后接受了初步检查,生理体征良好。

  话题回到联盟号飞船本身,这种飞船已经经历了五十多年的漫长发展,从最初的联盟A飞船(Soyuz A),一直演变成现代的联盟MS飞船。这一系列的改进包括加强太阳能电池板的效率,使用更高效和更小的计算机系统,并改进了对接与姿态控制发动机系统。

太空站就像是乐高玩具一样装配出来

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  联盟号飞船通常使用联盟系列运载火箭发射。非常有趣的是,联盟火箭也是由作为军事用途的R-7型洲际弹道导弹经过数十年改进而来的。

太空站是一个什么的概念?说白了就是一个宜家家居、或者是乐高的概念,让以前的美国航天飞机和俄罗斯、欧洲火箭把一块一块的组件运上太空,然后再组装在一起。这个建设过程分为三个阶段,过程长达十几年。

  图为联盟飞船的返回流程,蓝线为弹道式再入(来源:航天爱好者)

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  这次失事会造成什么影响?

  图为正在发射的搭载MS-07飞船的联盟火箭(来源:wiki)

现在能在太空上出现飞行器主要有这几类:一个是一次性的火箭,第二是卫星,第三是已经退役的航天飞机,第四就是由火箭发射上太空的飞船。而太空站的概念有点像载人的大飞船,不同的是飞船是可以返回地球的。

  国际空间站的目前所有的人员更替都是依靠联盟号飞船进行的,而在本次事故之后,联盟-FG火箭将进入调查流程,短期内无法使用。换言之,在接下来的几个月时间里,国际空间站将完全无法获得任何的新载人飞船补充人员。

  联盟号主要活跃在近地轨道,其在轨对接技术也直接催生了一系列的航天计划,也包括这次世界杯比赛用球Telstar18暂时“居住过”的国际太空站。

而太空站使用年限到了后,也可以回到地球——不过是掉到大气层里烧掉了。

  另外,进步号货运飞船由于也使用的联盟系列运载火箭,因此也将在短期内无法发射。

  联盟号飞船可以运送三位宇航员进入太空,这是目前国际太空站唯一的人员交流方式。联盟飞船每过几个月就会运送宇航员进入太空,接下来飞船将对接停靠在空间站上,直到需要返回地球的宇航员使用这艘飞船的返回舱。

国际太空站为何叫“国际”?

  不过,国际空间站目前物资仍然可持续到明年4月,此外,“龙”飞船、“天鹅座”飞船、HTV飞船等美欧货运飞船仍能向国际空间站运送必要物资。

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  图为同时对接在国际太空站上的两艘飞船(来源:NASA)

因为是很多国家参与建造和使用的呀,国际空间以美国、俄罗斯为首,另外包括加拿大、日本、巴西和欧空局等4个重要成员,共有16个国家参与。

  图为国际空间站目前的飞船对接情况,只有MS-09是载人飞船(来源:航天爱好者)

  联盟号的返回舱(Descent Module,又名下降模块)近似于一个圆球,这使得其返回时几乎是弹道式的返回。返回舱的第一个减速手段是利用大气层的摩擦,随后其将打开自己的制动伞,再打开自己的主降落伞。在返回舱最终降落之前,其固体燃料制动发动机将被启动,完成最终的减速。

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  目前国际空间站仍有三位在轨宇航员和一艘MS-09联盟号飞船,这艘飞船目前担任着空间站逃生舱的任务。而联盟号载人飞船在轨道上的寿命期只有短短的二百天,也就是说,宇航员们必须在今年年底之前乘坐MS-09回到地球。而如果联盟-FG火箭一直无法重启使用的话,现在的三位宇航员返回地球之后将不得不让国际空间站处于无人状态,这将严重的拖慢国际空间站的科研进程,并且由于无人驻守可能无法处理突发的其他设备问题。

  发往太空的快递不只有世界杯足球

但从技术和经验方面来说,还是主要靠俄罗斯,因为前苏联和俄罗斯时代已经运行过7个礼炮号空间站和后来的和平号空间站。

  一个可能的解决方案是俄罗斯在今年12月之前完成对联盟-FG的调查,并将原计划于12月20日发射的载人联盟飞船发射任务改为无人飞船发射任务,这艘空的载人飞船将取代MS-09成为新的国际空间站逃生舱。

  2018年3月21日,携带着比赛用球的MS-08联盟号飞船发射升空。5月31日,俄罗斯宇航员Shkaplerov和Oleg Artemyev还使用了这个足球在国际太空站上进行了一场别开生面的足球赛。

而美国从来没有建造过空间站,他们把钱花在航天飞机上了。

  不过,如果是这样做的话,虽然可以避免国际空间站“空巢”,但却会让轨道上的宇航员在轨道上多工作整整一个周期,将造成的生理和心理问题仍然是未知的。总而言之,本次失败的MS-10飞船导致空间站运营进入了一个危机状态。

  2018年6月3日,已经在轨166天之久的MS-07飞船开始返回地球,俄罗斯宇航员安东•什卡普列罗夫也带着这个足球返回了地球。

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所以能有完全运营空间站经验和技术的只有俄罗斯,美国主要是参与太空舱的建造,而欧空局有很强的商业卫星发射经验,但人家发射那个主要是赚钱用的,而太空站是烧钱用的。加拿大、巴西、日本也参与了建造,作用就小一些。

  图为搭乘MS-07联盟号飞船的三位宇航员合影(来源:wiki)

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  虽然,联盟飞船最初被设计时更多的被用于军事用途,但是其也如同其他飞船一样,积极而广泛的参与了国际太空站的科研设备和材料的运输。

28彩票投注平台官方网站 ,所以你可以理解,为什么俄罗斯世界杯揭幕战那只足球来自太空,因为俄罗斯是国际空间站的主人家。

  飞船或空间站在轨期间都会进行一系列的科学实验,包括太空育种、动物生理实验,太空3D打印等等。所以说我们能见到的,除了太空足球,还有太空蔬菜、太空水果等等。

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  总而言之,联盟号飞船这个俄罗斯航天的功勋老臣,同时肩负着国家安全的探索工作,又在为了俄罗斯民间的经济和科研事业任劳任怨。相信这次它从太空带下来的足球,也能给今年的俄罗斯世界杯带来好运。

不过白岩松都说了:“俄罗斯世界杯中国除了足球队,什么都来了。”那为什么不年建设国际太空站的时候有这么多国家参与,却唯独没有中国?

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这个情况与中国足球的情况有点相反,中国足球队是因为要在国内看电视直播而没有去。但国际空间站是因为中国航天有点实力,美国不让去——理由很多,例如怕中国从中可以提高自己的军事实力。

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中国将于2022年左右建造自己的太空站

所以后来我们决定单干了,之前的消息是中国将于2022年左右建造自己的太空站,到时将会是一个60吨级的太空器,而国际空间站是总重超过了400吨。

可能也有一天中国也举办世界杯,那个时候的足球也可能来自中国太空站。不过,到时中国足球队仍然不知道在那里?

最后上一组NASA公布的国际空间站美照:

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