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香港设备出舱空间站!航天员黎家盈主力操作,中国太空监测碳排放

中国空间站又完成了一件很有看点的事,最新一期《天宫TV》显示,神舟二十三号乘组与地面科研人员协同,完成了“天韵相机”的舱

中国空间站又完成了一件很有看点的事,最新一期《天宫TV》显示,神舟二十三号乘组与地面科研人员协同,完成了“天韵相机”的舱内组装、测试和出舱安装任务,这台白色设备最后被航天员安装在空间站舱外位置。

天韵相机由香港科技大学牵头研制,正式名称叫多光谱成像碳观测仪。它能检测出地球大气中的二氧化碳和甲烷,它要从约400公里高空,寻找那些正在排放温室气体的点源。

值得注意的是,作为港产设备,这台设备的舱内工作由来自香港的女航天员黎家盈主力完成。

一、这次是设备出舱,不是航天员出舱

目前,神舟二十三号已经进入中国空间站一个多月,暂时还没有安排航天员身着舱外服进行出舱活动。天韵相机这次的“出舱”,重点不是人出舱,而是载荷出舱。

天韵相机此前随天舟十号货运飞船抵达中国空间站,等到神舟二十三号乘组进驻空间站后,航天员要把它从舱内设备,变成舱外工作的科学仪器。这个过程并不只是把设备搬出舱外那么简单。这台设备需要在舱内进行组装、连接、测试,还要确认接口、供电、数据链路、安装姿态都没有问题。对一台要长期在太空环境中工作的仪器来说,任何一个小环节都不能含糊。

香港科技大学此前披露,天韵相机将由机械臂从梦天实验舱转移到舱外指定载荷位置,正式展开在轨观测任务。要把它安装到舱外,并在空间站外面工作,中间还要经过航天员和地面团队的一整套精密配合。

这也是中国空间站进入应用与发展阶段后的典型任务,神舟二十三号任务本身就包括空间科学与应用、货物进出舱、舱外载荷安装与回收等工作。

二、作为载荷专家,黎家盈主力完成相机舱内工作

在这次公开画面里,黎家盈和朱杨柱、张志远一起完成设备处理,在舱内对天韵相机进行组装、配合和转移。黎家盈主力完成相机舱内工作,她的身份是载荷专家,意味着她要让科学载荷真正运行起来。

天韵相机本项目负责人苏慧此前接受总台采访时说,项目组在黎家盈训练过程中安排人员教授她安装和操作仪器,黎家盈到达空间站后会负责天韵相机的在轨运行相关工作。

这就形成了一个非常特别的闭环,香港高校牵头研制,香港载荷专家进入空间站操作,国家空间站提供平台,内地科研院所参与协同攻关。过去,香港在航天任务中更多是参与者、贡献者,这一次则直接把科研载荷送上国家空间站,还由香港航天员参与关键操作。

这件事表明,香港的高校和科研团队已经能够进入国家级航天任务的核心环节。从地面研发到太空安装,从论文和实验室到真实在轨运行,香港航天科研有了实打实的任务角色。

三、天韵相机厉害在哪?能在太空“看见”碳排放

港科大介绍,天韵相机是全球首款轻小型、高分辨率、高精度二氧化碳与甲烷点源协同探测仪,仪器总重量不超过80公斤,四个探测镜头可以同步探测二氧化碳、甲烷、氧气和气溶胶。

它的体积比家用洗衣机还小,却要在400公里外完成一件很难的事,分辨地面不同区域的温室气体排放。它具备高光谱解析度和百米级空间分辨率,可通过分析太阳光穿过大气层、再由地表反射后的光谱变化,识别不同气体的吸收特征,进而计算浓度分布并锁定具体排放来源。

太阳光照到地球表面后,一部分光会反射回太空。它在来回穿过大气层时,会被二氧化碳、甲烷、氧气等分子吸收掉某些特定波长。于是,原本连续的光谱上就出现了细小缺口。科学仪器捕捉这些缺口,再用模型反推气体浓度。

天韵相机的特别之处,在于它瞄准的是“点源”。也就是发电厂、堆填区、油气设施、煤矿、工业园区这类可能集中排放的地点。有了高分辨率空间观测,就能进一步细化到某片区域、某类设施,甚至某个疑似排放源。

四、为什么要在太空中紧盯甲烷?

二氧化碳是最常被提到的温室气体,但天韵相机还要看甲烷,因为甲烷是仅次于二氧化碳的第二大地球变暖贡献者。甲烷在大气中的寿命比二氧化碳短得多,大约为7到12年,但单个甲烷分子吸收热量的能力更强。当前约60%的甲烷排放来自人类活动,主要来源包括农业、化石燃料和垃圾填埋废弃物分解。

按100年尺度计算,甲烷捕获热量的能力超过二氧化碳的28倍。它虽然寿命比二氧化碳短得多,但短期增温效应很强。因此,减少甲烷排放往往被看作控制近期升温速度的关键抓手之一。

问题在于,甲烷排放并不好查。有些泄漏发生在油气管线,有些来自煤矿,有些来自垃圾填埋场,还有些持续时间很短,地面监测站未必能正好撞上。这就需要像天韵相机这样的设备,从太空中监测甲烷排放。

五、中国空间站的变化,正在从“建成”走向“好用”

天韵相机出舱,也意味着中国空间站正在从工程展示平台,逐步变成高频使用的科学基础设施。

过去几年,大家关注空间站,往往先看发射、对接、出舱、机械臂、航天员生活。现在看点正在变化,越来越多的科学实验、舱外载荷、生命科学、材料科学、流体物理、地球观测项目,开始成为空间站运行的主角。

而且随着国际合作的开展,中国空间站后续还将迎来外国航天员。根据此前巴基斯坦媒体的消息,巴基斯坦航天员有可能会在今年下半年乘坐神舟二十四号飞船,前往中国空间站,开展为期数天的短期任务。因为神舟二十三号有一名航天员要在轨驻留1年,所以神舟二十三号返回时,将有一个座位是空的,巴基斯坦航天员到时应该会被安排随之返回地球。