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太空也有加油站和快递小哥吗?神秘的黑匣子都记录了什么?为什么高架桥下要种爬山虎?

天上和地面补给有着很大的区别。地面加油是在地面有重力、有大气压的条件下进行的,而太空加油是在真空环境中进行,一定要防止泄漏,因此加注口会有特别要求。

目前掌握在轨推进补加技术的国家并不多,能够实现在轨加注应用的更少,比如俄罗斯有补加技术,但如果要像欧洲的自动转移飞行器一样,拥有运送7吨重货物的技术,很多国家还没有这个能力。货运飞船既要能够运货,也要能够进行加注,加注的手段是我们必须掌握的,因为将来在空间站建设时必须要输送燃料。

我们现在有天舟一号,能够运载货物上天。在太空里,航天员需要食物、水、空气等,这些都是必需品。需要放在一个密封的环境中,确保密封舱里保持一定的温度和压力,日后能安全地供人使用。而推进剂需要用8个储藏器来储存,并采取相应的防震及安全措施。

在完成所有的任务之后,天舟一号会主动离轨,然后在太空中自燃,不给太空留下任何垃圾。将来空间站有人活动以后,每天会产生很多垃圾,不能在天上乱扔,否则就会变成太空垃圾,必须运回地球后烧毁。未来,天舟一号可以凭借6.5吨的运能,把空间站每天产生的垃圾集中装到货运飞船上,完成送货任务后,把垃圾运回来,在进入大气层高热时烧毁。

但是加注和固体货物运送还不一样。当飞船和空间站对接上后,固体货物通过对接口的通道,可以在船站之间进行交换;而液体燃料则在对接口的周边有专门的液路对接管道进行燃料加注,与人货通道分开,以防止燃料对人货的污染。

对于飞机的黑匣子,很多人都有所耳闻。那它是不是就是黑色的呢?其实,黑匣子的外表是鲜艳的橘红色。它之所以叫黑匣子是因为最初确实是黑色的。在驾驶舱安装声音记录器的构想是1954年提出的,当时飞机内所有的电子仪器都是放置在大小统一的黑色方格中,而声音记录器放在最坚固的黑色方格中。美国民航局在1957年规定,凡是重量超过9.09吨的飞机,都必须装设这些加强保护的飞行记录器。1963年,美国民航局决定将这些黑匣子的外表漆成亮红色或橘红色。因为这些颜色在大部分的环境中都特别引人注目,一旦飞机失事,外表醒目的黑匣子比较容易被人发现。到了1965年,几乎全世界的航空公司都改用橘红色的飞行记录器,但仍沿用黑匣子这个名称。

除了少部分的黑匣子是真正的方形以外,大部分都是球形的,因为球形可以最大限度地降低爆炸对黑匣子的影响。为了承受飞机坠毁时的猛烈撞击和高温烈焰,黑匣子的外壳具有厚实的钢板以及多层绝热防冲击保护材料,能够在1100℃的火焰中承受30分钟的烧烤,能够承受2吨重的物体挤压5分钟,能够在汽油、机油、酒精、电池、酸液、海水中浸泡几个月……总之,它能在许多恶劣的环境下安然无恙。

目前飞机上安装的黑匣子有两种,一种是称为飞行记录器的FDR,专门记录飞行中的各种数据,如飞行的时间、速度、高度飞行多面的偏角,发动机的转速,排气温度等,可以累积记录25小时。另一种是称为飞行员语音记录器的CVR,就像录音机一样,通过安装在驾驶舱以及座舱的麦克上,记录下驾驶舱的声音,能够维持录音30分钟,超过30分钟就会重新记录。分布在飞机上的传感器将数据传到FDR,当双方启动之后,这些数据被记录下来。磁带记录器可以记录100多个参数,而电子记录器由于传输数据快,可以记录超过700个参数,每一个FDR记录的附加参数都可以为调查专员提供更多的线索。

爬山虎是随处可见的绿色植物。开车经过或者走高架桥下,会发现有不少高架桥下爬满了爬山虎。它们是特意种在高架底下的吗?

上海是一个现代化的大都市,拥有大量的立交桥、高架路,桥下绿化一直是上海绿化当中相当重要的组成部分。爬山虎作为其中一种桥下绿化植物,它是一种非常重要的材料,特别常用。

首先,爬山虎的生长速度特别快,易于快速成荫、遮阴纳凉。其次,爬山虎是一种攀缘植物。立交桥下的空间是相当有限的,尤其是垂直空间,表现为高度比较局促,无法在桥下种植一些大型的乔木(即大树)。因此,桥下绿化基本上只能考虑种植在地面上,这样就缺乏层次感。而爬山虎能够利用攀缘优势,攀附在墙壁或者桥墩之上,上下生长,富有层次感,体现出立体绿化的思维。第三,爬山虎的叶片相当大,一个叶片大的如成年人的一个手掌。通常来说,叶片越大,耐阴能力越好。立交桥的桥面有很强的挡光作用,桥下比较暗,而爬山虎、八角金盘、大吴风草这种大叶型的植物特别适合种植在光线较差的环境中。第四,爬山虎的抗逆能力特别强,能够抵抗高温、低温、暑湿以及干燥。上海夏天最热的时候气温接近甚至超过40℃,而冬天可能降到0℃以下,温差特别大,干湿也非常明显。爬山虎在这种环境下,也能快速生长。最后,从价格因素考虑,爬山虎的养护成本较低,这也是一大优势。因此,爬山虎是一种物美价廉的桥下以及墙面绿化材料。

整理:公子欣本栏目内容转载自《万问万答——问出你的为什么》,由上海市科学技术协会、上海人民广播电台组编,上海科学普及出版社出版。

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