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官媒曝中國神秘實驗室全世界只有中美有

近日,在官方媒體報道中航工業瀋陽飛機設計研究所無人作戰飛機項目攻關團隊的視頻中,曝光了FC-31鶻鷹(俗稱殲-31)隱身戰鬥機的縮比模型在一個牆壁上類似「釘板」的神秘房間進行測試的畫面。而這個神秘房間就是「微波暗室」。這種實驗室將在殲-20、FC-31鶻鷹等隱身戰機研發方面發揮出重要作用,能大大提高中國四代機的隱身設計能力。

關於沈飛的微波暗室,2011年出版的《情志藍天--記航空氣動專家、中國科學院院士李天》一書中提到,「十五」期間,孫聰任所長時,認為隱身技術是未來新機種設計中不可或缺的技術,提出建「隱身暗室」,需要幾千萬,當時國防科工委無計劃,他自籌資金開始建造,後來國防科工委支持了部分經費。如今該實驗室已經建成,並開始承擔型號任務,這使得601所的隱身設計能力提高了一大步。書中的「隱身暗室」實際上就是指「微波暗室」,而此次曝光畫面,有可能就是在這座實驗室裡面拍攝的。

所謂「微波暗室」,也稱吸波室或電波暗室。由於微波也有光的某些特性,所以藉助光學暗室的含義,故取名為微波暗室。微波暗室按用途可分為天線圖測試室、雷達截面測試室、電磁兼容(EMC)測試室、電子戰(對抗)測試室。這其中,雷達截面測試室,主要用於測試艦船、飛機、導彈(火箭)、車輛等反射截面積。

微波實驗室內壁上類似「釘板」上的「釘子」,實際上是由吸波材料做成的稜錐,可以防止測試信號反彈向待測物,還能將被測物與外界無線電信號相隔離。在這種房間內測試時,當電磁波入射到牆面、天棚、地面時,絕大部分電磁波被吸收,而透射、反射極少,可以製造出一個純凈的電磁環境。

如果有了大型微波暗室,各種目標就可以放進這個暗室吊在空中,進行包括電磁評估、雷達反射截面積等各種測試。其中最重要的一種試驗是用不同波段的雷達從各種不同的角度測量它們的雷達回波,精準地測量出雷達反射截面積,測試隱身飛機的隱身性,驗證設計的準確性。

由於技術難度大、建造周期長、花費成本高等因素,世界上擁有大型微波暗室,尤其是可容納全尺寸樣機的微波暗室國家屈指可數。世界上最為著名的微波暗室包括愛德華茲空軍基地的電子實驗室以及洛克希德。馬丁公司位於德克薩斯州沃爾斯堡的微波暗室。

洛克希德·馬丁公司位於德克薩斯州沃爾斯堡的微波暗室,早在1987年就開始運轉,該實驗室主要用於航電設備無線電整合。諸如兩種型號的F-111、多種型號的F-16等等飛行器系統都曾在那裡進行電磁評估。最近在那裡測試的是F-35A。在2010年8月,F-35完成了第一輪測試,比計劃提前9天,驗證了系統的電磁兼容性。在測試過程中,F-35上的射頻天線用作定位、導航、衛星通信、語音通信、數據鏈、情景意識、著陸以及類似評估,確定在最小程度的干擾下能夠與機載發射機協同工作。

2016年7月,美國空軍B-1B轟炸機在位於愛德華茲空軍基地的電子實驗室進行測試,該項測試是為了評估飛機的電子作戰系統。

專家稱天宮一號不是空間站 是迷你空間實驗室

距離天宮一號發射之期越來越近,你能回答這個簡單的問題嗎——幾乎家喻戶曉的神舟系列,我們知道它是飛船,那麼即將升空的天宮一號,應該叫它什麼?「目標飛行器」還是「空間站」?

「目標飛行器」因對接任務而得名

9月20日上午,中國載人航天工程新聞發言人宣布,我國將實施載人航天工程首次空間交會對接任務,執行任務的天宮一號目標飛行器、長征二F運載火箭組合體已從酒泉衛星發射中心垂直總裝測試廠房順利轉運至發射區,將於9月27日至30日擇機發射。

與天宮一號同時出現的,是另一個新名詞「目標飛行器」。航天專家趙金才解釋,天宮一號的任務十分明確,就是試驗空間交會對接技術,掌握數據測量、軌道控制、生產製造等技術難點。按照計劃,神舟八號、神州九號、神舟十號飛船將在兩年內依次與天宮一號完成無人或有人交會對接任務,為建造我國的空間站積累經驗。

「既然是對接,至少要涉及兩個飛行器。」趙金才說,「先發射的天宮一號,是交會對接試驗中的被動目標,所以叫『目標飛行器』。後發射的神舟飛船,稱作『追蹤飛行器』,入軌後主動接近目標飛行器。」

不是空間站而是迷你空間實驗室

趙金才分析,天宮一號並非空間站,而是迷你空間實驗室,重在試驗交會對接技術,為我國將來建設空間站做重要的技術準備。

航天專家龐之浩介紹,回顧其他國家的空間站發展歷程,都有「試驗」過程。試驗階段的航天器和成熟階段的空間站,有明顯區別。

前者在軌壽命通常低於5年,而後者可達5到10年,或更長;前者規模小,對介面少,缺乏擴展能力,後者通常有2個對介面以上,能同時對接載人、載貨運輸器,或專用實驗艙;前者的航天員一次在軌時間較短,一般是幾十天,而後者的航天員一次在軌時間大多為百天以上;前者的燃料和消耗品原則上要一次帶足,後者則用貨運飛船多次補給;前者的有效載荷設備很少更換,後者可多次更換並增加實驗儀器。

與國外同類試驗性航天器相比,龐之浩認為,天宮一號在功能和用途方面有相似之處,但質量較小,約為8噸,而國外試驗性航天器為20噸級以上。因此稱天宮一號為「迷你空間實驗室」,更合適。

空間交會對接是航天技術的瓶頸

空間交會對接是除了載人航天器的發射並返回技術、空間出艙活動技術之外,載人航天的三大基本技術之一。兩個航天器通過協調軌道參數,在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎上,通過專門的對接機構,將兩個航天器連接成一個整體。

龐之浩介紹,空間交會對接是舉世公認的航天技術瓶頸,在國外載人航天活動早期,航天器在空間交會對接過程中就曾有過失敗的案例。

全世界至今共有300多次空間交會對接活動,只有美國和俄羅斯掌握完整的技術。在國際空間站,歐洲和日本的轉移飛行器分別得到了美國和俄羅斯的技術支持。如果天宮一號和神舟八號「深情一吻」成功,中國將成為世界上第三個完整掌握這一技術的國家。

天宮一號和神舟飛船在近地軌道運行,速度高達每秒7.9公里,1小時就能繞地球一圈。在如此高速的情況下對接,需要兩個航天器的軸線在同一條直線上,且相對速度接近0,難度非常大,如果計算稍有偏差,就可能發生「追尾」事故。

即便火箭運力夠對接也得上天做

既然空間交會對接難度高,為什麼不在地面完成對接後,再一起發射升空?趙金才介紹,目前我國火箭最大運載能力不到10噸,無法運送體積更大、重量更重的空間站。天宮一號重約8噸,與國外同類航天器相比,身材迷你,在一定程度上就是受火箭的運載能力所限。

中國正在研製新型大推力運載火箭長征五號,運載能力可達25噸,有望在幾年後發揮作用,滿足低軌道發射空間站的需要。不過,即便長征五號甚至運力更大的火箭投入使用,空間交會對接技術也必不可少。

空間站是航天員在太空中的家,能多個月乃至多年長期飛行,保證了太空科研工作的連續性和深入性,有利於提高研究質量。同時,載人飛船隻需運送航天員,簡化了其內部結構和減輕其在太空飛行時所需物質,降低設計難度,減少航天費用。空間站的特點之一,就是不再返回地球,要靠飛船或太空梭承擔天地往返運輸。航天員交接班、空間站物資補給,不管運人運貨,都離不開空間交會對接這個環節。

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