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航天员归来 !解锁探索太空的硬核真空知识

来源:普发真空     发布时间:2022-04-26
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4月16日,历经长达183天太空遨游的中国“太空出差三人组”终于回家了!喜讯传来,英雄回归,为了实现这一壮举,从科技研发、专业训练、载人飞船发射、太空驻留到顺利返回,每个环节的背后都离不开众多航天人的支持与奉献!


我国载人航天领域发展突飞猛进,从探月的 “嫦娥“、载人的神州、成功对接的神舟八号和天宫一号,连战皆捷。早在1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星东方红1号发射成功,中国探索宇宙奥秘的征程正式开启。自2016年起,每年的4月24日便被设立为 “中国航天日 “。就在第七个“中国航天日”前夕,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录,真正为我们诠释了 “航天点亮梦想”!


众所周知,太空是高真空环境,航天员必须穿上特制的航天服,乘坐专门的载人航天器,才能保障其长时间且安全的生活和工作。所以,不论是在模拟太空失重训练、航天食品制作,还是太空旅行等应用领域,人工真空技术在很多环节都扮演着至关重要的角色。


真空技术模拟太空失重环境


为了探测宇宙奥秘,并提高宇航员对特殊环境因素的适应性和耐受力,宇航员在陆地上需要进行一系列超重适应性训练,以适应太空中失重的生存环境。在大量训练中,他们需要练习承受超重、振动、噪音、强冲击和高温等各种极端条件。


太空的真空环境与地面环境有相当显著的差异,创造一个人工高真空环境需要借助专业的真空技术打造一个空间环境地面模拟装置,其主要设施就包括专门模拟空间辐射多粒子的加速器。由于加速器在运行过程中会产生各种能量的粒子,为保证粒子与残余气体分子不发生碰撞散射现象,需通过真空技术将装置中的真空度达到保证粒子直线运动的要求。因此,在加速器的应用中,真空技术最重要的特点之一就是可靠性。


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真空冷冻干燥技术丰富 “太空食谱”


每一次的航天任务都是按月计算,各国科研人员需要为宇航员长期驻留太空做好各种充足准备,保障太空饮食在其中是非常重要的一项任务。早在上世纪60年代,太空食品都是将瓜果蔬菜和肉类通过高温真空处理后制作成膏状,放进铝制的软管里。虽然这种食物制作和包装具体极高的安全性,可近年来随着科学技术不断发展,宇航员们的 “太空食谱” 也得以改善。


目前,中国已经能够为宇航员提供120多种中式美食,为保证食品能经受住太空特殊环境因素的影响,很多食物需要通过冷冻干燥处理后得以更好地保存。真空冷冻干燥是需要在约零下30-50度低温真空状态下利用升华原理,使预先冻结食品中的水分不经过冰的融化,直接以冰态升华为水蒸汽被除去。这种加工工艺无需经历加热或漫长的干燥过程,从而避免营养、香气和维生素的流失。而且,现在也有越来越多的太空食品,比如冻干水果,已经开始成为人们日常饮食中的新宠,这与国内日益成熟的冻干技术密不可分。


冷冻干燥食物1.jpg

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等离子推进器实现真正 “太空旅行” 


为了满足宇航员在太空常驻的条件,帮助他们完成一系列技术验证和科学实验,空间站和离子推进器研究需要不断深化和进步。对于航天工业来说,离子推进器起着决定性的作用,是最主要的推进方式。其中不仅有能够将航天器带往遥远天体的高推力推进系统,也有用于将望远镜或干涉仪精确对准的小型推进器。离子推进器将会是改变我们太空旅行的重要技术发展之一,而这一严密复杂的研究都需要在真空室中接受测试。


华沙的等离子物理和激光微融合研究所(IFPiLM)就是致力于等离子物理学研究的机构之一,普发真空为该机构专门设计了体积为2立方米的水平圆柱形真空室,满足快速获得抽真空能力,帮助其在等离子推进器课题上开展重要研究工作。


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等离子体物理和激光微融合研究所(华沙)的真空室


与此同时,德国吉森大学的第一物理研究所也一直着重于太空研究,在真空解决方案上采用了德国普发真空的设备,采用了许多用于材料研究和空间物理学的大型实验设施,模拟太空的真空环境,以研究离子推进器的运行。


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普发真空HiPace 和 ATH 系列涡轮泵和 DuoLine 的旋片泵应用于吉森大学空间模拟设施


随着高尖端技术的不断深化和进步,中国航天不断立下新的里程碑,梦想中的星辰大海一步步变为现实。在全球范围内,普发真空不论是在科研还是在应用领域,都以领先的真空设备和解决方案助力科学家探索与攻破各个前沿科研课题。作为科学领域领先的真空设备供应商,普发真空今后仍将继续发挥自身的专业知识和卓越技术,助推航天事业发展。

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