发射天宫二号到底有什么用？ 数据将是个宝库
浙江在线-钱江晚报梁建伟 章咪佳
我们中的许多人，非常讲实用，面对高端科技都要问一声，搞这个有什么用？其实真有用。在中科院空间应用工程与技术中心内，有一个从事工程任务末端工作的部门，叫做数据利用中心，主要负责对载人航天工程中的空间科学与应用数据进行收集、处理、分析、质量控制、存档、管理、数据产品分发共享和应用推广，并对应用与技术成果进行转移转化。数据利用中心负责人李盛阳在接受钱江晚报记者采访时说，即将发射的天宫二号作为空间实验室，上面携带了一大批高端的对地观测实验设备，将会收集海量的观测数据，这些数据将是一个巨大的宝库，可以用于资源环境遥感应用、大气遥感应用、海洋与湖泊遥感应用、灾害监测、农业监测、林业资源监测等应用与科学研究等方面。数据利用系统已在天宫一号尝到头口水李盛阳说，天宫一号在太空中运行的四年，产生了大量有价值的数据，经过数据利用中心的处理、加工和服务，已经在很多领域发挥作用，这些成功案例，都很好地回答了“发展载人航天对于百姓生活有什么意义”的疑问。天宫二号发射后，这样的案例今后会越来越多。在天宫一号的空间应用有效载荷中，高光谱成像仪表现亮眼，其在应用与研究方面取得了大量有价值的成果。李盛阳说，天宫一号产生的对地观测数据存储量相当于数千部的高清电影，数据的处理与分析也很复杂。“国内有42家用户申请使用这些数据，包括国家部委、科研院所和高校等，浙江的‘五水共治’也曾获得过其中的数据支持。”李盛阳说，这些数据的应用，在现实中的效果是很明显的。“比如排污监测吧，珠江三角洲有企业偷偷排污，表面上是看不出来的，因为排污口在水面下。我们通过天宫一号上面先进的高光谱成像仪对该区域进行监测，其高光谱热红外谱段对1摄氏度以内的温度变化都能迅速捕捉。通过热（水温）变化分析，迅速捕捉到了排污口。”李盛阳说，天宫一号不同于一般的业务卫星，在低轨运行，是一条非太阳同步轨道，能够很好地支持开展日变化特性的地物观测与应用研究，它每天绕地球飞行16圈，所获取的数据十分丰富。2013年澳大利亚森林大火发生时，高光谱成像仪对火灾进行了连续一周的持续监测，发现了火情的日变化特性，为澳方掌握火情、组织救灾提供了重要信息支持。天宫二号上的设备更先进获得的数据肯定更海量李盛阳表示，天宫二号上的对地观测设备更加先进，他对天宫二号发射后的数据利用与应用推广充满了期待。。“天宫二号上面的对地观测实验设备更加先进，数据采集的覆盖范围和数量将更加广泛和巨大。”李盛阳说，天宫二号上有一个三维成像微波高度计，在国际上首次实现宽刈幅海洋三维形态观测，是世界上第三个采用双天线干涉技术的天基微波雷达，可以测海浪、海平面有效波高，对海洋动力环境参数监测、海洋预报等非常有帮助，还能获得陆地三维地形信息；还有多波段紫外临边成像光谱仪，可以测量中上层大气的状态与扰动，研究全球整层大气密度、臭氧分布和气溶胶风微量成分的垂直结构及三维分布；还有宽波段成像光谱仪，能够实现多光谱大视场全推扫成像，适宜开展中等地面分辨率地物目标监测，开展湖泊、陆地和大气探测等。李盛阳对钱报记者说，天宫二号今后所给出的数据，肯定比天宫一号更海量。“天宫一号的相机在宽度10公里的范围内进行拍摄，以每秒7.9公里的速度拍摄7分钟；而天宫二号宽波段成像仪‘刷’地球的范围更厉害，它在宽度为300公里的范围内进行拍摄，数据的收集可想而知。”【浙江新闻+】为天宫二号精密定轨中国科学院空间应用工程与技术中心，有一个部门叫空间探索室，他们有一项特别重要的工作——为天宫二号空间实验室精密定轨。该项目负责人叫高扬，他是一名航天飞行动力学与控制专家。什么叫做精密定轨呢？高扬对钱报记者解释说，就是把天宫二号的各种高精度跟踪测量信号记录下来，然后通过一系列算法计算出它的精密位置和速度。“打个比方吧，你们在城市里打车，把走过的路准确地记录下来，然后计算出里程，就可以合理地支付车费了；对于交管部门来说，在多个地点对车辆进行雷达跟踪，再通过计算分析它们是否超速行驶，然后就可以决定是否开具罚单了。精密定轨实际上是设法准确恢复出天宫二号曾经飞过的状态，不过无论是测速还是测距的精度，都要比上面两个例子高得多。”为什么要精密定轨呢？高扬说，首先是为了更好地认识航天器飞行轨道到底是按照什么规律演化的。天宫二号在离地球400公里的轨道上，受力情况复杂，比如地球引力、日月引力、高层大气阻力、太阳光压力等等，都会对它的运动轨迹产生影响。通过精密定轨，我们可以仔细研究这些受力情况，从而设法建立更加准确的轨道运动模型，同时也能间接地研究高层大气密度与太阳活动的变化情况。当代的地球观测科学研究，也极大程度地受益于精密定轨。当对地观测设备获取了地面图像，只有知道了航天器准确位置，才能知道图像拍的是哪个地区；当对地观测设备获取了它与地面的距离信息，通过加载航天器准确位置，才能得到该地方的高程。这样，科学家们可以把不同时刻拍摄的同一地区的图像放在一起，研究该地区地形地貌是否发生了变化；可以把不同时刻所监测出的海洋、湖泊、冰川的高度放在一起，观察它们的变化并由此研究对全球气候的影响。除此之外，还会有很多空间科学研究，需要精密定轨的支持。随着定轨的精度越来越高，各类相关研究就有可能获得越来越多的进展。
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天宫二号使命有何变化？天舟一号用来干什么？
14:07:15　来源:　作者：
　　随着第27届太空探索者协会年会新闻发布会上宣布中国将于2016年前后发射天宫二号空间实验室，随后发射神舟十一号飞船及与之对接的天舟一号货运飞船，大家的问题也紧接而来。　　1 天宫二号使命有何变化？　　天宫一号使命是交会对接，天宫二号使命和货运飞船相关　　国际宇航联空间运输委员会委员、中国航天科工集团公司研究员杨宇光对新京报表示，载人航天办公室曾宣布，天宫二号是天宫一号的备份。也就是说两者技术状态基本是一致的。　　“现在天宫一号已经把交会对接的任务完成了，天宫一号主要是作为对接器来使用，通过和神舟八号、九号和十号飞船进行对接来验证交会对接机构以及交会技术本身，这是天宫一号最核心的使命，”杨宇光说：“现在天宫二号的使命已经改变了，估计和货运飞船相关的任务会是它的最核心使命。”　　2 天舟一号用来干什么？　　具有6.5吨货物运送能力，需有和空间站自主交会对接能力　　据杨宇光介绍，载人飞船和货运飞船最大的不同在于，载人飞船作为一种天地间往返工具需要带人返回地面。因此其返回舱设计有很多讲究，如返回舱下部都有很大的大底来防热。载入大气层的过程中要抵抗高温，使航天员能够在有限的时间内安全返回地球。因为里边有人，所以其飞行过程中的环境条件必须适合人的生存。包括飞行器本身的设计和弹道的选择，都不允许出现很大的过载，即人身上所承受的加速度和力。　　而这方面货运飞船与载人飞船不同。杨宇光介绍说，货运飞船有两类，一类是可返回，也就是所谓的下行货物的飞船，如现在的龙飞船等可以把空间站中研究出来的晶体、药物等有用的东西回收回来。　　而目前大部分的货运飞船并不具有这种下行能力，只是把货物运上空间站或者其他的飞行器，回来的时候就不再承担送回货物的职能，而是我们直接控制它，在一块大洋上销毁就结束了。　　据公开资料显示，我国天舟一号货运飞船将采用长征七号运载火箭发射上天，发射质量为13吨左右，具有6.5吨的货物运送能力。杨宇光说，整个能够运送货物的重量占飞船的比重是比较高的。包括前苏联的进步号、日本的HTV和欧航局的ATV在内，因为都没有考虑返回设计，所以没有装备降落伞和防热等技术，因此可以将更多的资源用于承载货物或者燃料。　　“此外，由于运送的是货物，其弹道设计比载人飞船更容易些。下降过程中承受过载范围也比载人飞船要宽。不需要很庞大的搜救部队待命，”杨宇光说：“要保证很高的货物比例是很难的事情。需要精心的设计。”　　货运飞船本身不是一个单独的技术，而是需要和空间站具有自主的交会对接的能力。杨宇光说，货运飞船与空间站的对接与载人飞船与空间站的对接不同。比如神舟飞船重约8吨，而货运飞船要比这重得多；而且由于货运飞船是无人的，它与空间站对接只能用自动交会对接方式，不像神舟飞船还有手动对接方式可以使用。
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