2016年天宫二号
天宫二号(中国载人航天工程发射第二个目标飞行器)

突破并掌握了微重力环境下的液桥建桥、液面保持和失稳重建等空间实验关键技术,进一步提升我国微重力 流体科学的空间实验能力和技术水平 。
任务意义
发射天宫二号是全面完成空间实验室阶段任务的关键之战,将为中国后续空间站建造和运营奠定坚实基础、 积累宝贵经验,对于推进我中国载人航天事业持续发展,具有十分重要的意义 。(中国载人航天官网评)
天宫二号在国内首次实现了利用观测到蟹状星云脉冲星的脉冲信号进行定轨,推动了脉冲星观测和导航技术 发展。
3、针对空间实验室阶段目标的诸多变化,为热控系统增强了适应能力,实现压气机温度接口的精确控温和密 封舱温度的精确调节;智能化的热控核心控制设备实现了热控设备在轨故障的自主诊断、隔离和处置,实现了 “空调系统”的高可靠性 。
1、装载了空间科学研究与空间探测、对地观测及地球科学研究和应用新技术试验等领域的14项空间应用载 荷,以及航天医学实验设备,将开展多项空间科学试验活动;
天宫二号搭载的量子密钥分配试验空间终端,通过高精度自动跟瞄(ATP)系统与量子密钥分配地面终端配 合,在地面站与目标飞行器之间建立起量子信道,并在此基础上开展了空—地量子密钥分配试验。
该试验率先在中国国内突破了量子密钥分配相关关键技术,并得到了在轨验证。成功实现了天地双向高精度 跟瞄、量子密钥分配、激光通信 。
天宫二号主要任务包括两个方面: 1、开展较大规模的空间科学实验和空间应用试验,以及航天医学实验; 2、考核验证航天员中期驻留、推进剂补加、在轨维修等空间站建造运营关键技术 。
1、接受神舟十一号的访问,完成航天员中期驻留,考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技 术;
天宫二号的有关知识

天宫二号的有关知识天宫二号空间实验室将于15日22时04分发射,这是中国载人航天工程办公室副主任武平14日下午在酒泉卫星发射中心举行的天宫二号空间实验室飞行任务新闻发布会上透露的。
发射天宫二号是全面完成空间实验室阶段任务的关键之战,将为我国后续空间站建造和运营奠定坚实基础、积累宝贵经验,对于推进我国载人航天事业持续发展,具有十分重要的意义。
一、天宫二号空间实验室将开展哪些空间应用项目?有哪些亮点值得我们期待?天宫二号空间实验室装载了空间冷原子钟等14个空间应用载荷,这些应用项目大都代表着相关科学技术领域的国际先进水平,有望取得一批重大应用成果,这将有力促进我国空间科学和应用技术发展,引领相关领域科技进步,加快推进创新驱动发展战略的实施。
比如,装载的世界第一台空间冷原子钟,有望实现10-16秒量级的超高精度,将目前人类在太空的时间计量精度提高1到2个数量级,也就意味着这个钟运行约3000万年才会产生1秒的误差,这是该领域的国际领先水平。
再比如,装载的伽玛暴偏振探测仪,通过对伽玛暴和太阳耀斑进行高灵敏度偏振观测,有助于进一步了解伽玛暴的本质,进而开展宇宙结构、起源和演化方面的研究,这台载荷将填补当前伽玛暴观测中高灵敏度偏振测量手段的空白。
还有,装载的宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪等新一代对地观测遥感仪器和地球科学研究仪器,技术体制新,指标先进,这些载荷的应用,将会提高我国在全球气候变化研究、大气污染和大气成分监测等领域的技术水平,将会产生显著的社会经济效益。
此外,天宫二号还将开展多项新型材料的制备试验,及流体物理等基础科学领域的空间实验,还将释放一颗伴随卫星,与天宫二号伴飞开展联合试验。
二、与天宫一号目标飞行器相比,天宫二号空间实验室承担的主要任务有何不同?有哪些新的功能?天宫二号与天宫一号的使命任务有所不同。
相比而言,天宫一号目标飞行器主要是配合神舟飞船完成交会对接试验,并作为简易的空间实验平台,开展一些空间科学实验。
液桥是座什么桥?——“天宫二号”液桥热毛细对流实验

液桥是座什么桥?——“天宫二号”液桥热毛细对流实验作者:暂无来源:《军事文摘·科学少年》 2016年第11期文/中国科学院力学研究所吴笛“天宫二号”的自我介绍:嗨,同学们好!也许你已经听说了,2016年9月15日我从酒泉卫星发射中心成功飞向太空。
我是一个真正意义上的空间实验室,而且我这次到太空将要开展10余项空间科学与应用项目,应用项目是我国载人航天历次任务中最多的一次哦。
其中,涉及微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究以及新技术试验等多个领域。
今天我想为大家介绍的就是其中一项—液桥热毛细对流实验项目。
一听这个名字好像很复杂,别急,让我带你慢慢看个究竟!什么是液桥?液桥其实并不是我们常见的交通运输的桥梁,而是在固体间的小液柱。
之所以被称为液桥,是因为“桥”字有连接两地的含义,液桥就是连接着两个固体表面之间的一段液体。
所以,你若想站在液桥上看风景,那是不可以的哦!说到桥,大家首先想到的应该是交通道路的桥梁结构,比如独木桥、石拱桥、钢筋混凝土桥、斜拉桥等等,这些桥都是由质地坚硬的固体结构材料搭建而成的。
那么,你是否见过一种桥是由水或者液体做成的呢?答案是肯定的!当你在洗手的时候,指间的小液柱就是液桥。
液桥如何形成?气液界面之间存在着表面张力,使得液体表面好比有一层很薄的弹性薄膜一样。
正是这样一层“虚拟”的薄膜,使得液桥的表面形貌得以维持,而不会垮塌。
由于表面张力很弱,所以在正常重力环境下形成的液桥尺寸很小(通常只有几毫米),超过这个尺寸,液桥将无法平衡其重力而垮塌。
你能把液桥拉多长?液桥的尺寸虽小,可是却不能小看它的作用哦!我们一定有这样的体会:在沙滩上,如果用手捏一把干燥的细沙,松手还是散沙;但是如果在沙子中掺一点水,就可以捏出各种形状的沙团。
这是因为干燥的散沙加入水后,水在细微的沙子颗粒之间形成了液桥,使得散沙能聚集起来。
我们用写字的毛笔,蘸了墨水后能形成一个笔锋,也是因为在笔毫间形成了液桥。
天宫二号上开展的十项空间实验

天宫二号上开展的十项空间实验作者:安利来源:《百科知识》2016年第21期如果说天宫一号是为了解决交会对接问题而发射的一个目标飞行器,那么天宫二号则是中国第一个真正意义上的空间实验室,将开展14项科学研究实验。
下面就介绍其中的一些实验。
1.空间冷原子钟这是全球首台在轨运行的冷原子钟。
目前投入应用的精度最高的冷原子钟是利用激光冷却和囚禁原子技术的(铯原子)喷泉钟,而空间冷原子钟借助太空微重力环境,把冷原子钟所能达到的精度又提高了一两个数量级,意味着这个钟在太空运行约3000万年才会产生1秒的误差。
这将大幅提高我国“北斗”导航系统的定位精度,甚至可以达到厘米级的程度。
2.“天极”望远镜天宫二号携带了全球首个高灵敏度伽马射线暴偏振探测仪——“天极”望远镜。
此项目由中国和瑞士合作开展,是中国空间天文“黑洞探针”计划的组成部分。
“天极”用1600个敏感元件,组合成如同昆虫“复眼”一般的探测器阵列,来观测伽马射线的偏振现象。
当恒星演化到最后时刻以及两个黑洞或者中子星最后并合在一起的时候,会伴随强烈的伽马射线的爆发。
这种爆发的能量要比超新星爆发的总能量还高成千上万倍,被认为是宇宙大爆炸之后最剧烈的天体爆发现象。
偏振信息是研究伽马暴现象的重要参考信息。
3.量子密钥分配世界第一条量子保密通信主干线路“京沪干线”即将建成,而为了实现更远距离的量子保密通信,除了继续建设地面光纤网络以外,还需要借助天上的多个飞行器,实现光纤无法覆盖区域的空-地间量子密钥分配。
天宫二号上的“量子密钥分配”载荷就是以实现空-地间实用化的量子密钥分配为目标,通过天上发射一个个单光子并在地面接收,生成“天机不可泄露”的量子密钥。
4.热毛细对流实验在流体的交界面上存在着分子与分子之间的相互作用力也就是表面张力。
当流体交界面上的温度分布不均匀时,就会造成在不同的位置表面张力的大小不同,从而形成驱动流体流动的现象,即热毛细对流。
热毛细对流现象在实际工业生产中有着广泛的应用,特别是高质量晶体生长过程。
天宫二号圆满谢幕空间站后续更精彩

《卫星与网络》2019年8月本期视点 • Current Issue034成地搭建了起来,其中有大型用户企业,也有电信运营商,为天启星座服务的启动和拓展创造了良好的条件。
以市场为根本驱动力,这一案例体现的正是在商业航天发展中互联网思维的应用——即把市场和用户放在首位,把产业生态的打造作为业务发展的核心,如此才能实现本企业乃至上下游企业的全面可持续发展。
应该说,迄今为止,真正做到这一点的企业并不多,以卫星服务为主的创业企业当中就更少了。
因此,天启星座通过市场倒逼搭建产业生态的模式对商业航天的发展,应该会有良好的示范作用。
根据天启星座的用户基础培育工作现状预测,它将在2020年或2021年实现正向现金流。
一家以民营星座为核心建立起来的物联网产业生态,让投资人对国电高科的发展前景充满期待,这对缺乏实质性业务支撑的商业航天企业来说也提供了一个很好的思路。
为什么能够得出这样的判断?这是基于天启星座所瞄准的市场,是多种类型的物联网应用。
按照该星座的总研制和运营单位负责人、国电高科董事长吕强的说法,到2021年前,全球将有超过200亿台物联网终端,仅仅硬件市场的产值就会达到3.4万亿美元。
哪怕天基物联网在其中占据10个百分点的份额,绝对值也将达到3400亿美元的量级,几乎可以和今天全球航天产业的年产值比肩(按照美国卫星产业协会发布的报告,2018年全球航天产业总产值为3600亿美元)。
如果把通信服务、增值服务收入考虑在内,天基物联网的产值将有更大的想象空间。
在这里还需要提及5G。
目前世界范围内,5G网络的部署与竞争如火如荼,虽然人们往往更关心5G对于人的宽带服务,实际上5G服务还包含一个重要目标,就是在低功耗方面具有更大价值的窄带物联网(NB-IoT)服务。
但是,NB-IoT依赖于地面网络,而地面运营商网络仅覆盖陆地的20%,即有人活动的区域。
作为物联网主战场的许多应用场景却发生在地面运营商不能覆盖的这80%陆地及海上和空中,且终端常呈分散状分布。
2015年中考历史热点复习专题七 2016年我国将发射“天宫二号”空间实验室与中国科技革命、三次科技革命

2015年中考历史专题复习专题七 2016年我国将发射“天宫二号”空间实验室——中国科技革命、三次科技革命热点材料太空探索者协会第27届年会于2014年9月10上午开幕,中方大会主席杨利伟透露:2016年我国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射神舟11号载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接。
解读:材料表明我国科技的进步。
当今世界,科技的发展水平是国家竞争力的体现。
本专题梳理了中国科技的发展情况及三次科技革命,让考生对本专题进行系统复习。
专题概述要点整合线索一 中国科技革命四大发明造纸术西汉时,人们开始用麻造纸,这是世界上最早的造纸术;东汉时,蔡伦改进造纸术。
4世纪外传到朝鲜,7世纪传到日本,12世纪传到欧洲。
为欧洲近代文明的产生创造条件。
印刷术隋唐时期出现雕版印刷,世界上现存最早的有明确时间记载的印刷品是868年印制的《金刚经》;北宋时平民毕昇发明了活字印刷术,并传到日本、朝鲜,15世纪阿拉伯人传到欧洲。
它促进了文艺复兴运动的发展。
指南针 战国时期出现司南;北宋时期发明指南针,之后发展成磁针和方位盘合为一体的罗盘,并开始用于航海和军事。
南宋时经阿拉伯人、波斯人传入欧洲,为新航路的开辟创造了条件。
火药 火药是我国古代炼丹家在炼丹过程中发明的;唐朝末年火药开始运用于军事,制造出“火箭”。
宋代广泛运用于军事。
蒙古军队西征大量使用火炮、火枪,13世纪,火药传入阿拉伯,14世纪传入欧洲;它改变了欧洲人的作战方式,使欧洲的骑士“走出了城堡”。
中国古代科技成就古代医学华佗 东汉杰出的医学家,擅长针灸和外科手术,发明了“麻沸散”,被称为“神医”。
张仲景 东汉杰出医学家,著《伤寒杂病论》奠定了中医治疗学的基础,被尊称为“医圣”。
李时珍 明代医学家和药物学家,著有《本草纲目》,被誉为“东方医学巨典”。
科学著作 《九章算术》 成书于东汉,总结周秦到汉代数学成就。
出现了负数运算,一元二次方程的运算方法,它的出现标志着以计算为中心的中国古代数学体系的形成。
天宫二号成功发射观后感

天宫二号成功发射观后感2016年9月15日,即在中秋节当晚22点余,天宫二号发射。
成功发射了天宫二号,大家对此有何评价和感想?下面是店铺为你精心整理的天宫二号发射观后感,希望你喜欢。
天宫二号发射观后感篇一:美国评天宫二号成功发射15日,美国国家航空航天局(NASA)中文网站以及美国有线电视新闻网(CNN)、美联社等主流媒体高度关注中国成功发射“天宫二号”空间实验室,称中国载人航天事业又取得成就。
美国有线电视新闻网在题为“中国着手发射‘天宫二号’空间实验室”的文章中称,与“天宫一号”相比,采用实验舱和资源舱两舱构型的“天宫二号”更“宜居”,具备支持两名航天员在轨工作、生活30天的能力。
该文援引美国海军战争学院弗里泽教授的话说,“‘天宫’是先行实验平台,建成大型空间站是中国‘神舟’项目的终极目标”。
文章预计,中国建成空间站的时间节点与国际空间站退役的时间节点接近,这意味着届时中国或将成为全球拥有在轨空间站的唯一国家。
弗里泽因此呼吁,美国应尽早终止国会2011年以国家安全为由出台的“禁止美国航天局与中国有任何合作”的歧视性条款,“如果不尽快改变现行不合作政策,美将会丧失对中国未来太空计划一切可能的影响力”。
美国国家航空航天局中文网上发布了“天宫二号”发射全过程录像的链接。
美联社、福克斯电视台(FOX)、美国广播公司(ABC)以及“美国之音”等都对中国成功发射“天宫二号”进行了报道。
美联社称,新的空间站“天宫二号”标志着中国载人航天成就又向前跨出了一步,必将激发人们在不久的将来向火星前进的希望。
美国广播公司在题为“中国成功发射第二个空间站——‘天宫二号’”的文章中称,今年中国将共完成20个太空项目计划,而这将带来巨大的民族自豪感。
天宫二号发射观后感篇二:捷克评天宫二号成功发射天宫二号”空间实验室发射成功后,捷克各大报纸和网站纷纷给予报道。
其中,《权利报》的报道配以正待升空的“长征二号”运载火箭和“天宫二号”大幅图片以吸引读者关注。
天宫二号

902——应诚杰
目录
1、飞天历史 2、自我感想 3、视频欣赏 4、深入了解 5、结束感言
飞天历史
神舟一号,1999年11月20日发射,11月21日返回,飞行1天。 神舟二号,2001年1月10日发射,1月16日返回,飞行7天。 神舟三号,2002年3月25日发射,4月1日返回,耗时6天零18个小时。 神舟四号,2002年3月25日发射,4月1日返回,耗时6天零18个小时。 神舟五号,2003年10月15日发射,定于10月16日返回,飞行21小时。杨利 伟随神五登上太空。 神舟六号,2005年10月12日北京时间九时整升空,与2005年10月17日凌晨 4时33分飞回。航天员费俊龙和聂海胜随神六登上太空。 神舟七号,2008年9月25日的发射升空,到27日的“太空漫步”,28日返回。 三位航天员是 翟志刚 、刘伯明、景海鹏。翟志刚顺利完成了出仓活动。是 由刘伯明辅助出仓。这是我国航天上的一次重大突破。 天宫一号是中国第一个目标飞行器,于2011年9月29日21时16分3秒射发射。 天宫二号空间实验室,是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室, 也是中国第一个真正意义上的空间实验室,将用于进一步验证空间交会对接 技术及进行一系列空间试验。天宫二号空间实验室已于2016年9月15日22时 04分09秒发射。[1]
自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ感想
随着科技的进步,人类向外太空的探索也越来越 频繁,并且向外太空的更深处进行着,相信我们 的努力,一定可以使太空更多的被人类所发现, 据介绍,天宫二号搭载了空间冷原子钟等14项应 用载荷,以及失重心血管研究等航天医学实验设 备,配备在轨维修技术验证装置,机械臂操作终 端在维修实验设备,开展空间科学及技术实验。 由此可见,天宫二号担负着验证未来中国空间站 技术的重任,所以这一次在轨道的设计上,天宫 二号实验室选择了距离地球393公里的轨道上, 这也是未来中国空间站运行的轨道高度。
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最详细的中国天宫二号空间实验室全面科普介绍继“长征七号”首飞之后,中国载人航天工程空间实验室阶段任务迎来第二次飞行,之后“天宫二号”空间实验室将开展在轨测试并建立自主运行模式,做好迎接“神舟十一号”载人飞船访问的准备。
中国天宫二号空间实验室于2016年9月15日22时04分发射实现箭体分离,并展开太阳能电池板,成功进入预定轨道;其意义不亚于嫦娥奔月,是载人航天太空实验室前进中的关键一步。
值得一提的是,用于发射载人航天器的长征二号F火箭享有“神箭”的美誉,10次神舟飞船和1次“天宫一号”飞行器,在11次的发射任务中,“神箭”保持着100%的成功率。
此次进场的长征二号F T2火箭与长征二号F T1火箭,长征二号F遥十一火箭与长征二号F 遥十火箭技术状态基本一致,主要在安全性与可靠性方面,做了部分技术状态更改。
长征二号F运载火箭为捆绑式二级液体运载火箭,芯级直径3.35米,捆绑4枚助推器,助推器直径2.25米,它采用了垂直总装垂直测试和垂直转运的三垂模式,这种模式可以保证火箭测试和发射都在火箭竖直的状态下进行。
虽然有着相同的外形,但“天宫二号”绝非“天宫一号”的简单升级版本,它将实现更多“第一次”。
据悉,“天宫二号”是中国第一个具备太空补加任务的空间实验室,要第一次实现航天员30天驻留、第一次试验推进剂太空补加技术等重要的科学实验。
中国载人航天工程办公室副主任武平14日介绍,“天宫二号”与“天宫一号”的使命任务有所不同。
相比而言,“天宫一号”目标飞行器,主要是配合神舟飞船完成交会对接试验。
“天宫二号”是真正意义上的太空实验室。
相比“天宫一号”,“天宫二号”不仅装备更豪华、装载量提高、内部环境更好,搭载的设备也更先进。
“天宫二号”上搭载了全新配套的空间应用系统的科学设备,无论是数量还是安装复杂程度,都创造了历次载人航天器任务之最。
例如,它首次搭建了液体回路验证系统,将验证空间站维修技术;首次搭载了机械臂操作终端试验器,将第一次开展中国人机协同太空在轨维修试验,为以后空间站任务提供技术储备。
“天宫二号”的系统设计是模块化的,也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修,这在国内空间领域也属于首次。
此外,从距离地球393公里的高空发来“邮件”也将在“天宫二号”上得以实现。
北京航天飞行控制中心副主任李剑曾介绍,“天宫一号”目标飞行器仅有电子邮件“上行功能”,而“天宫二号”空间实验室在此基础上增加“下行功能”。
也就是说,航天员可以在“天宫二号”舱内收发邮件,假如他们有了任何心得体会,或者想跟亲人分享些什么,可以随时发一封邮件下来,家属就能看到‘来信’,这样既方便又人性化。
分类介绍:在太空后开展十余项科学实验“天宫二号”被称作是目前中国载人飞行时间最长的航天器,它的主要任务自然备受关注,航天科技集团五院“天宫二号”空间实验室总设计师朱枞鹏接受采访时曾表示,“它完成的任务主要是中期驻留。
第一个:航天员从神舟十一号飞船交会对接,然后在天宫二号工作和生活30天。
第二个:就是要跟明年的货运飞船对接,进行推进剂在轨补加。
第三个:就是为今后空间站开展一些技术实验,包括维修性的一些相关实验。
”“天宫二号”任务中有一项非常重要的工作,就是要开展大规模的空间科学和应用试验,这也标志着中国载人航天进入应用发展新阶段。
“天宫二号”上要进行的各类实验达到14项,数量之多史无前例,涉及微重力基础物理、空间材料科学、空间生命科学等多个领域,比如“空—地量子密钥分配与激光通信试验”和“伽马暴偏振探测”项目等,其中,有两项需要航天员直接参与操作。
有一项是国际合作联合研究的项目。
在“天宫二号”空间实验室将要开展的十多项世界最前沿的实验当中,包括了空间科学核物理领域的重点项目——空间冷原子钟实验,它将有望实现三千万年误差一秒的超高精度,对于卫星定位、导航等生产生活以及引力波探测等空间科学研究都将产生重大影响。
“神舟十一号”飞船将进入太空与其实现对接在“天宫二号”空间实验室发射之后,按计划,10月中旬“神舟十一号”飞船将搭载两名航天员进入太空,与“天宫二号”进行空间交会对接,形成组合体飞行30天。
据公开资料显示,“神舟十一号”任务航天员乘组由2名男航天员组成,正在进行任务强化训练,目前,发射场设施设备状态良好,各项准备工作正按计划有序进行。
“神舟十一号”载人飞船的主要任务是,为“天宫二号”在轨运营提供人员和物资天地往返运输服务,进一步考核载人天地往返运输系统的功能和性能,特别是空间站运行轨道的交会对接技术;与“天宫二号”空间实验室对接后完成航天员中期驻留试验,考核组合体对航天员生活、工作和健康的保障能力,以及航天员执行飞行任务的能力。
武平介绍说,“天宫二号”与“神舟十一号”载人飞船飞行任务,有着鲜明的自身特点和亮点,可以说是“飞得更高、试验更多、时间更长”。
“这是中国持续时间最长的一次载人飞行任务”,武平指出,“神舟十一号”任务是中国第6次载人航天飞行任务,航天员将乘坐“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接后,在“天宫二号”上生活工作30天,加上飞船独立飞行的3天,总飞行时间将从“神舟十号”任务的15天增加到这次任务的33天,这将是中国目前为止持续时间最长的一次载人飞行任务。
天宫二号技术特点:一、量子密钥分配防止他人获取信息:“天宫二号”空间实验室安排了地球科学观测及应用、空间科学实验及探测、应用新技术等领域的十余项高精尖的任务,这些实验有的是在探索宇宙最深处的奥秘,有的是帮助人们更好的认识海洋和大气,有的甚至是在解决将来星际旅行时食物的问题…1984年,物理学家Bennett和密码学家Brassard提出了基于量子力学测量原理的“量子密钥分配”BB84协议,从根本上保证了密钥的安全性。
BB84量子密钥分配协议示意图随后经过多年的实验和技术改进,以“量子密钥分配”为核心的量子保密通信技术已经逐渐完成了实用化,并形成了一定的产业规模。
在地面光纤网络建设上,世界第一条量子保密通信主干线路“京沪干线”即将建成,这将大幅提高我国在军事国防、银行、金融系统的信息安全。
为了更远距离的量子保密通信,我们除了继续建设地面光纤网络以外,还需要借助天上的多个飞行器,实现覆盖光纤无法到达区域的量子密钥分配。
天宫二号上的载荷“量子密钥分配专项”就是以实现空地间实用化的量子密钥分配为目标,通过天上发射一个个单光子并在地面接收,生成“天机不可泄露”的量子密钥。
天宫二号的轨道飞行高度大约为400多公里,飞行速度约每秒钟8公里,地面站的接收口径约一米。
用来生成量子密钥的光子需要精准地打在地面站的望远镜上(编者注:就在十多天前,我国发射的第一颗量子实验通讯卫星——“墨子”号实现了第一次天地对话,戳这里了解:量子卫星与地面光学站天地对话)。
这精准程度就如同在一辆全速行驶的高铁上,把一枚枚硬币准确地投到10公里以外的一个固定的矿泉水瓶里,难度可想而知。
如果把光子比作硬币,那么光子的偏振方向就好比硬币的偏转角度。
量子密钥的安全性就来自这些偏转角度。
BB84协议就好比一共选取“↑”、“→”、“↗”、“↘”四个偏转角度,并且都对应好二进制编码。
密钥分配时,发射端和接收端都随机用“+”和“×”两种洞来让硬币通过。
BB84量子密钥分配协议扔一个硬币,双方就通过电话对比一下选的洞,留下洞一样时扔的硬币结果,就生成了二进制量子密钥。
如果中间有人窃听,窃听者只能随机的选择“+”和“×”两种洞。
测过硬币角度后,如果他不想被发现,需要把硬币再扔给接收方。
但是这个硬币已经被他测过了,会有一半的概率改变了角度。
此时,接收方再测,最后就会发现硬币的测量结果和发送方有1/4的概率不同,就可以马上知道有窃听者的存在了。
于是,发送方和接收方停止密钥分发,换个地方重新来,直到确认没有窃听为止。
因此,只要是成功分配的量子密钥,就一定是没有被窃听过的安全密钥,即“天知地知你知我知”的密钥,从而成功做到无法泄漏的天机。
二、捕捉伽玛射线暴的“天极”望远镜:“天极”望远镜的全称是“天极”伽玛暴偏振探测仪(英文名POLAR),是专门用于测量伽玛暴偏振(如果您还不知道在说啥,请复习上述基础知识)的高灵敏度探测器,是“天宫二号”空间实验室(TG-2)搭载的所有实验中唯一的国际合作项目。
“天极”望远镜2013年8月完成初样的研制,转入正样研制。
2015年完成正样研制,2016年9月中旬随“天宫二号”空间实验室发射升空。
“天极”望远镜的组成“天极”望远镜由偏振探测器(OBOX)和电控箱(IBOX)两个单机组成。
其中偏振探测器又由低压供电电路、高压供电电路、中心触发电路和探测单体组成,电控箱又由低压模块和主控单元模块组成。
“天极”望远镜的偏振探测器将安装于“天宫二号”空间实验室的舱外,背对地球指向天空,可以有效地捕捉到伽玛暴爆发过程中产生的伽玛光子,并测量它们的偏振性质。
电控箱将安装于“天宫二号”空间实验室的舱内,主要负责为偏振探测器提供低压电源、控制数据传输以及和卫星平台应用系统之间进行通讯等。
“天极”望远镜的设计原理图。
左:偏振探测器;右:电控箱“天极”望远镜的实物图。
左:偏振探测器;右:电控箱我们知道,人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的,但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。
比如蜜蜂有五只眼:三只单眼、两只复眼,每只复眼包含有6300个小眼,这些小眼能根据太阳的偏振光确定太阳的方位,然后以太阳为定向标来判断方向,所以蜜蜂无论外出采蜜还是回巢,都不会迷路。
左:昆虫的复眼(图片来自网络);右:“天极”望远镜的探测器为了测量伽玛射线的偏振,“天极”望远镜采用1600根塑料闪烁棒(可不是普通的塑料哦,伽玛射线在该材料中可诱发荧光)组成一个探测器阵列(是不是很像小蜜蜂的复眼?),通过测量每个伽玛射线光子同时作用的多根塑料闪烁棒的位置分布获取偏振信息。
虽然“天极”望远镜跟小蜜蜂测量偏振的原理并不相同,但二者在“眼睛”的构造上却有异曲同工之妙!此外,由于伽玛暴是不可预测的随机发生的天文事件,为了最大限度地捕捉伽玛暴,“天极”望远镜将在允许的情况下尽量多地开机运行,犹如辛勤的小蜜蜂,不知疲倦地寻找宇宙中最壮丽的恒星“生命之花”。
伽玛暴的起源及相应的物理过程一直是天文学家们研究的最前沿课题之一。
它涉及宇宙学尺度上的恒星级过程,能够将天体物理中最重要的三个层次——恒星、星系以及宇宙学联系起来。
虽然这十几年来人们对伽玛暴的研究取得了长足的进步,但是有关伽玛暴的一些基本问题还是没有得到很好的解决。
对伽玛暴伽玛射线偏振的研究可以为许多伽玛暴问题提供新的线索。
虽然对伽玛暴伽玛射线偏振的测量具有十分重要的意义,但是由于仪器能力的限制,目前国际上的观测结果还非常少,而且没有任何一个测量结果达到了科学意义上的确认程度。