李海青
2016年10月17日,在酒泉卫星发射中心,神舟十一号载人飞船成功进入太空。19日凌晨,神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。航天员景海鹏、陈东进入天宫二号。神州飞船和天宫二号的成功对接,标志着我国正式进入空间站的建立阶段,是真正意义上的国际空间站。这在中国的科学史上具有重要的意义,神州十一号把中国航天推到了一个新的历史高点,说明了我国航天技术的日渐成熟,揭开了我国航天史上新的篇章。
此时此刻的我热血沸腾,在心中默默励志,成为一名太空人是我心中无法抹去的渴望和梦想。
为了这一刻发射的成功,有多少航天人在戈壁大漠深处通宵达旦、潜心攻关,默默奉献着自己的青春年华。能成为他们中的一员,和他们并肩战斗,我会感到无比自豪,同时也更加坚定了我努力学好物理的信心。
以我现在所学到的物理知识,还不能完全了解整个发射运行过程背后的原理。但我知道,从点火的那一刻开始,所有的运动都是经过科学家们考虑过诸多因素后精确计算的结果,每一个细微的改变就可能影响着整个的对接过程。这其中就蕴含着大量的物理学知识。
首先简单的物理知识或者地理气候常识可以让我们知道“神舟”飞船发射时间都会选在比较寒冷的季节。这是因为在飞船上天后,是航天测控网将对飞船实施测控管理和回收,航天测控网是由地面测控站和远洋航天测量船这两部分组成。执行海上测控任务的4艘“远望”号远洋航天测量船分布指定海域,分别在太平洋、印度洋和大西洋,4艘中的3艘分布的海域在南半球,而那里的冬季海况极为恶劣,夏季则适于观测。而南半球的夏季,正是我国所处北半球的冬季,因此“神舟”飞船的发射要尽量安排在比较寒冷的季节。
飞船上的超重和失重问题用我所学过的物理知识也能够很好地解释。火箭点火发射时,航天员都是平躺在椅子上,因为在点火发射后飞船处于加速过程,航天员都处于超重状态,通常会达到人体自重的4到5倍,因此,航天员应平躺在椅子上,否则,人体中的血液由于惯性作用,还将保持原来状态,导致大量血液淤积在静脉中,使头部血压降低,足部血压升高,严重者还可能会导致意识的丧失。飞船发射到太空时,则处于完全失重状态。
而飞船能够顺利进入轨道,保证火箭的发射速度加速度都是很重要的,也是我物理学习过的基础知识。在地球表面发射飞船,火箭的发射速度应该不低于宇宙第一速度7.9km/s,如果低于此速度,飞船是不能顺利到达指定轨道。而当飞船在指定轨道绕地球作圆周运动时,飞船的飞行速度又不能超过宇宙第一速度7.9km/s。实际上,地球表面存在着稠密的大气层,航天器不可能贴近地球表面做圆周运动,只有在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地球对飞船的引力比在地面时要小,因此,飞船的速度應略小于宇宙第一速度。如果速度大于宇宙第一速度,飞船将不在作圆周运动,其轨道将变为椭圆轨道,如果速度大小达到宇宙第二速度11.6km/s时,飞船将不再绕地球运动,而是脱离地球围绕太阳运动。
在飞船的运动过程中能量守恒定律能够很好地解释变轨的过程。飞船要送到指定高度的圆轨道,远远不只是直接把飞船送到指定高度这么简单,还要经过变轨这样极其精致的一些过程。飞船在第一次到达指定高度时是椭圆轨道,在我们学习的物理知识中,飞船的速度大小是不一样的,飞船离地的高度也在变化,远地点与近地点的速度大小也不相同。速度大小不同,也就意味着动能就不同。在此过程中,由能量守恒可以知道,飞船动能的减小或增大转化为飞船的势能。我们的天宫二号与神州十一号的交会对接在距离地面393公里的轨道上进行,比之前高了50公里,与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同,飞行也更加接近未来空间站要求。飞得越高对飞船的要求也更多,这也意味着神州十一号与神舟十号相比还需要连续变轨,对相关轨道的控制策略和飞行程序也需要进行重新精密的计算调整。因此,能力守恒定律贯穿整个变轨全过程。
飞船要把航天员顺利送到太空中,而太空中是没有空气的,也就没有大气压。因此,要让航天员可以在舱内正常生活,就必须为其提供一个适宜地球人生存的环境,而且要具备支持航天员在轨工作生活30天的能力。在之后的过程中,还有航天员出舱任务,所以舱外航天服需要非常精密的设计。不只是在舱外航天服里充压保持气压这么简单,还要维持其正常的生命特征。水蒸发器就是舱外航天服自持式生命保障系统重要的器件之一。经过这么一系列的物理变化和生存环境的变化,才能保证航天员在严酷宇宙中保持正常的体温。
有一种精神,叫“载人航天精神”;有一种太空探索,叫“永无止境”;有一种梦想,叫太空“中国家”。我目前对天宫二号空间站和神州十一号飞船的认识还比较肤浅,中学阶段学习的物理知识还不能深刻了解其中的奥秘。同时,国家空间站的建设也是漫长的过程,学好物理知识当然是还远远不够的,它涉及到英语、地理学、生物学、天文学、计算机应用、电工电子、航天医学、星空识别、政治理论和文化知识素养……我知道要想成为一名合格的太空人,不仅做到理论知识的掌握,还必须做到德智体全面发展。
在德育方面,我要树立正确的人生价值观,向航天人学习不计个人的名利得失,以国家需要为第一需要,以人民利益为最高利益,追求梦想牺牲小我的精神。学习不是空洞的谈论,从点滴做起,作为学生,把学习放在第一位,努力刻苦学习,在生活上团结同学,尊敬师长,积极参加学校组织的所有活动,积极参加社会志愿者活动和社会公益活动。
在智育方面,我要在学习上全面发展的同时,为实现成为太空人的梦想,在各个方面都深入学习,博览群书,全面提高自己的兴趣和爱好,树立自己的目标和人生发展方向,在我的高考志愿上体现我的追求和梦想。
在体育方面,我要全面发展自己的爱好,好的体魄是实现梦想的前提和基础,从生活的细节入手,养成热爱运动的好习惯。我知道航天员要经历各种无法想象的极限训练,超重训练、失重训练还有寂静与孤独训练……只有强大的意志才能保持高度集中的学习训练状态。我一定加强体育锻炼,加强对自己意志力的锻炼。
持之以恒是实现我成为太空人梦想的前提和基本保障。在我实现梦想的过程中,我要坚持前进性和曲折性的统一,坚持量变到质变的自然规律,一步一个脚印,稳扎稳打向着梦想前进。
实现梦想的过程是艰难的、曲折的,很多太空人为了实现个人的梦想,努力了一生,在荒无人烟的戈壁大漠深处默默的坚守着,他们经历了一次又一次的失败,是信念在支撑着他们前进,是梦想激励着他们前行,他们走过了人生的沟沟坎坎,无尽的汗水挥洒,才换来今天灿烂的笑容。向奋战在科研岗位的科技人员致敬,未来还有更多的挑战等待着他们,也等待着我。我知道,我的太空梦想的实现绝对不是一帆风顺的,既要坚信前途光明,又要勇敢战胜前进路上的困难和挫折。
梦想的实现需要持之以恒的坚守和不懈的努力,我要坚持日复一日对知识的量变积累,持之以恒的深究探索,总有一天会离梦想越来越近。
(作者单位:山东省青岛第一中学)