坐飞机都要求关闭手机,“太空授课”的宇航员不怕电磁干扰吗?

每次去坐飞机,漂亮的空姐,都会不厌其烦地提醒大家,把手机关机,甚至,调成飞行模式都不行。

坐飞机都要求关闭手机,“太空授课”的宇航员不怕电磁干扰吗?

空间站的各种电子设备肯定更多更复杂更精密,航天员在空间站直播太空授课,必然要采用功率更强的通讯设备,才能把信号传输到地面。

这样一来,岂不是说太空直播授课会对空间站的运行产生很严重电磁干扰吗?真的像网上有人说的那样,我们为了“表演”太空成果,不顾宇航员安危吗?

坐飞机都要求关闭手机,“太空授课”的宇航员不怕电磁干扰吗?

讨论这个问题,要从两方面讲,第一,电磁干扰是否会真的存在,或者说像专家描述得那么严重。我在飞机上打个电话,还影响飞机安全了?

这点,可以很负责任地告诉你,是的。电磁干扰,真的会影响飞行安全,而且历史上还因此发生过特别严重的事故。

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1967年7月29号,南中国海海域,北部湾越南一侧,美军福莱斯特航母上。F-4U鬼怪舰载机机舱里的驾驶员班格特,按下按钮,准备把飞机供电方式由外部供电,切换到飞机内部供电。就在此时,班格特感觉到自己的座椅剧烈地晃动的一下,紧接着就看到自己机翼下一枚火箭弹,拖着长长的橘黄色的火焰,冲向了停在甲板上的友军飞机。

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悲剧就在这一瞬间发生了,火箭弹划过舰上机务人员的肩膀,直接击中旁边的405号天鹰攻击机的副油箱,大火瞬间吞没了周边的十几名人员。

更可怕的还在后面,就是所有人都忙着灭火的时候,飞机上的一枚450kg炸弹滚落下来,轰得一声巨响,又有27名参加灭火的人员命殒当场。一系列的连锁反应接踵而至,不断有飞机,炸弹被引燃引爆,大火还引燃了甲板下方机库的燃料,弹药。事故最终导致134人死亡,161人受伤;21架舰载机被毁,40架舰载机受损,直接经济损失,换算到现在市值,高达6亿美元,红极一时的明星航母,福莱斯特号,更是用1年多的时候才得以修复。

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事件的整个原因,藏在一堆小山一样的报告里。其中很重要的一个原因就是,当时的班格特按下电源切换按钮的时候,引起了突波电流,而此时,火控系统防止突波电流的保险插销也被机组人员因为赶时间,提前插上了。想必,当时提前插上保险插销的那位机务人员,就像坐飞机,很不情愿关手机的你一样,想着,专家天天只会吓人,一个小小的电磁干扰,哪有那么严重……结果,最后悲剧就发生了。直白点儿说,最早被误发射出去的火箭弹,就是被电磁干扰引起的突波电流点燃的。

你可能依然会倔强地想,客机又没有火箭弹,不会被误触击发。那我告诉你告诉你一件事情,2007年,美国一位波音737驾驶员,起飞后发现自己的导航系统突然失灵,赶紧叫来乘务人员帮忙检查机舱有无异常。

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结果,乘务人员,在检查过程中发现,一位乘客正在使用自己的便携式GPS后。在乘务人员强制该名乘客关闭了自己的GPS设备后,飞机的导航系统就恢复了正常。

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上世纪60年代,集成电路大规模应用以来,电磁兼容性,一直就是困扰各位科学家的大问题。你想,3G时代的手机通话可以干扰手机上网,以飞机为例,飞机上有导航系统,通信系统,高度感知系统,速度测量系统,飞行控制系统等等,更加庞杂的电子原件。如果飞机员使用导航系统的时候,无法与塔台通讯;与塔台通讯的时候,无法感知自己飞行的高度速度,这是多么可怕的场景。

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那可怎么办,原来即使我不用手机,飞机自己也会自己干扰自己啊。别着急,我们慢慢来讲。总体来说,可以电磁的屏蔽,吸收,滤过,接地消除4个大的方向,来解决电磁干扰问题。

坐飞机都要求关闭手机,“太空授课”的宇航员不怕电磁干扰吗?

今天我们探讨的问题在天上,首先可以排除接地消除这种方法,因为不能让飞机,宇宙飞船拖一根接地导线吧。

先说电磁屏蔽,点过外卖吗?记得不记得那种金属膜一样的保温袋,它屏蔽的是热辐射,让食物的热量停留在食物内部。电磁波辐射和热辐射同样道理,可以用隔绝材料,让电子原件的电磁波,不散散射到外面,影响其他电子原件。

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用什么隔绝材料呢?很多很多,铝箔纸,其实就可以屏蔽电磁信号。这么简单?对的,科学不是故弄玄虚。还记得不记得,美国大片,终结者6黑暗命运里的,莎拉·康纳,用铝箔材质的薯片袋,就可以屏蔽手机信号,防止被追踪。

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接着说电磁吸收,家里有微波炉吗?微波炉就是专门制造电磁波,来加热食物。也就是说,微波是可以加热物体的,加热完物体,电磁波,也就被消耗掉(吸收掉了)。

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当然,我们不能在电子原件外表涂抹奶油。用到的东西是专门的吸波材料,比如镍锌铁氧体,纳米碳化硅纤维,锆钛酸铅等等很多材料,不同的材料,对电磁波的吸收能力,针对的电磁频率波长,都不一样。

最后说,稍微有点儿复杂的电磁滤过,很多的电子元件,怕相互干扰,但是又要相互协调工作,电子滤过,不像前两个那样比较简单,需要采用综合性的设备,叫滤波器。这个今天就不深入讲了,讲下去,你会非常怀念你当年的物理老师。简单说就是,就像筛网一样,让我们想让过去的电磁波过去,让我们不想要的电磁波过不去。

坐飞机都要求关闭手机,“太空授课”的宇航员不怕电磁干扰吗?

航天工程是一项复杂浩瀚的工程,但是电磁兼容性方面,万变不离其宗,应用的技术,都在上面我们探讨的电磁屏蔽,吸收,过滤三种技术之内。当然,巧妇难为无米之炊,只知道原理还不行,电磁屏蔽,吸收用到的屏蔽吸收材料,都属于科技含量很高的新型材料。这些新型材料研发,生产技术难度很大,更不要提更复杂的电磁滤波器。

可喜可贺的是,从1956年我国航天事业立项时期的一穷二白,到今天我国已于2021年8月14日,在武汉建成了3.5万平米,专门用于航天用电磁兼容防护材料研发生产的,国家航天产业基地电磁防护材料产业园。产业园仅电磁波吸收技术方面应用的材料,就达到,年产吸波剂500吨,吸波板10万平方米;还可以生产综合性电磁滤波防护舱体50套。

坐飞机都要求关闭手机,“太空授课”的宇航员不怕电磁干扰吗?

正是有了这一代代不怕劳苦,勇于创新的航天人的共同努力,才有了我们航天事业的蓬勃发展,保证我们的“太空授课”能顺利、安全得进行。

参考资料

科技自立自强:电磁护航,逐梦九天 科学·传播 2022-01-07

科学知识 电子设备或干扰飞机仪器极可能导致坠机事故 施文雄 长宁年检 2011-12-03

电磁干扰传播危害及改进措施_谢宗奇 中国新通信 知网 2017-01-05

电磁干扰的危害与电磁兼容技术 田亮 电子世界 知网 2017-01-08

作者:石头 审核:静静 校稿编辑:李子

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