首發于個人gzh“行星事務所”~

難得有個關于航天的劇,職場情節懸不懸浮,航天設定和細節走不走心?我還是挺關心的。

帶着放大鏡看了前18集,還蠻驚喜的。這劇的細節很豐富,男主的成長線也設置得很講究,有點意思。

以下主要盤點解析的是前10集劇情,必要的地方也會涉及一些後面的集數。

(去年就帶放大鏡看過《戀愛小行星》:看木星、認石頭、還要尋找小行星?這波柔軟又硬核的安利我吃了!,感興趣的可以回顧一下~)

01、 劇情發生在什麼時候?

仔細摳一摳這劇的時間線,會發現男主于途的成長經曆,與我國的航天進程高度相關。

雖然劇裡明顯有隐去故事發生年份的意思,但這對灰原童鞋我,新時代的列文虎克,完全不是問題!

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劇裡微博發布的時間都被抹去

第一集喬晶晶回憶高中加于途QQ的劇情裡,裡可以看到于途屬馬,大概率是1990年出生。

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于途說自己“人到三十”,也就是說劇裡現在的時間大約是2020年。

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那這個30歲會不會是虛指呢(比如31、32歲啥的)?不是的,我們可以通過喬晶晶的生日來double check。第一集可以看到,喬晶晶也屬馬,生日是1990年12月21日。

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第七集裡喬晶晶說自己現在才29,下個月才30歲生日。說明到第七集這個時間節點是2020年11月,于途确實是30歲零2個月。

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再考慮到這時候喬晶晶和高中同學于途重逢不到一個月,所以第一集應該發生在2020年10月底到11月初左右。

後續劇情也有細節能對的上:第8集,能看出是2020年11月的日曆▼

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(這說明:這劇細節還是經得起推敲的于途和喬晶晶都是實誠人,QQ信息居然都用的是真實生日)

明确真實的時間節點,讓于途這個從小熱愛航天科學的角色形象有了更充分的鋪墊。

02 、關注嫦娥一号的高中生于途

于途高中時候(直到現在)的QQ昵稱和論壇id都叫“玉兔搗藥”▼

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“玉兔”一方面是“于途”這個名字的諧音,另一方面也是他對月球探測感興趣的體現。第二集的高中回憶裡同學說“探索月球是于途的夢想”▼

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這裡提到的嫦娥一号,是我國首個月球探測器。發射于2007年10月24日,那時候于途17歲高二或者高三,年齡對的上。

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嫦娥一号月球探測器,完成了環繞月球的多項科學考察 | CAST

高中時候的于途顯然對嫦娥一号做了不少功課。第一集裡喬晶晶搜索于途的論壇帖子,查到的也是他關于嫦娥一号的發帖:《我們的征途是星辰大海——關于嫦娥一号已經出發,我們離登陸月球還有多遠》▼

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帖子裡除了介紹嫦娥一号的基本信息和探測目标,還整理了嫦娥一号的軌道信息▼

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值得一提的是,仔細看帖子裡,除了提到了月球探測器們都會經曆的“地月轉移軌道”之外,于途還專門介紹了嫦娥系列裡隻有嫦娥一号用了的調相軌道(phasing orbit),可以說是小小年紀就是資深愛好者了~

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嫦娥一号的奔月軌道,發射後繞地球三圈逐步擡升軌道的那段就是調相軌道段 | 新華社

後續劇情裡,于途和嫦娥任務的緣分也不淺。按前面這個時間線繼續推,那他就是08或09年大一,本碩博9年(學霸嘛),17或18年左右博士畢業。在嫦娥一号之後的十年裡,于途的學生生涯也伴随着嫦娥二号、嫦娥三号和嫦娥五号T1任務的推進和結束任務。(詳見:月球探測六十年【行星事務所2020年版】

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中國探月“繞落回”三步走 | 探月工程

高中時候的于途發帖探讨“我們離登陸月球還有多遠”,而在他博士還沒畢業的時候,我國的嫦娥三号就已經帶着月球車玉兔号實現了登陸月球。

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2013年12月15日,玉兔号月球車與嫦娥三号着陸器的兩器互拍 | 中國探月工程

03、 “你已經是看過最多星星的一隻兔子了”

于途在高中之後也一直很關注嫦娥任務的進展。

第七集裡可以看到,于途家裡(至少)有兩個月球車的模型(我好酸)。書桌上這個罩子裡的看不清楚細節:

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書櫃上這個給了特寫的是玉兔二号月球車的模型:

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就是雷達天線能不能展開一下?展開一半好難受…

注意,是嫦娥四号攜帶的玉兔二号,不是嫦娥三号攜帶的玉兔号。這倆雖然很像,但玉兔号前面是有機械臂的,兔二沒有。

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這個細節是符合劇裡的時間背景的:嫦娥四号和玉兔二号是2018年發射,2019年初着陸月球的(詳情介紹:嫦娥四号發射成功:去往從未踏足過的地方,需要一點勇氣兔二醒來,兩器互拍!真正的探險才剛剛開始!),到2020年11月這個時間節點,家裡有玉兔二号的模型很合理。

第七集喬晶晶安慰和鼓勵于途說:你已經是看過最多星星的一隻兔子了。

于途立刻就能反應過來這句來自玉兔号的微博。

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事實上,這句話确實出自2016年@月球車玉兔發的最後一條微博。那時候玉兔号因為故障已經不能再繼續工作了,所以和大家告别“這次真的晚安咯!還有好多問題想知道答案…但我已經是看過最多星星的一隻兔子了!”

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推薦大家去翻翻玉兔号的微博,至今還是那麼溫暖而動人

能對四年前的一條微博記憶如此深刻和準确,于途當年估計沒少關注嫦娥三号和玉兔号。

04、 航天設計師于途,具體是幹什麼的?

正如劇裡多次提到的:航天是個系統工程。把一顆衛星(探測器)送上天,守護它們的正常運行,順利接收它們的探測數據,需要不同領域的工程師和科學家們參與協作。

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但如果想要大緻分個類的話,“搞航天的”可以分成:造火箭的、做衛星(探測器)的和搞聯絡的。

那于途具體是幹哪個的呢?

1)造火箭的(×)

提到“航天”,最容易想到的可能就是造火箭。

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14集裡主持人這個反應還是挺真實的

火箭,是把衛星(探測器)送往預定軌道的交通工具。劇裡主持人提到的這個“胖五”——長征五号火箭,就是我國目前尺寸最大,運力最強的火箭,能把8噸重的嫦娥五号送往月球,把5噸重的天問一号送往火星。國家隊之外,我們熟知的商業航天公司:美國的SpaceX、藍色起源,國内的藍箭航天,很大一部分業務也是造火箭。

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本質上來說和動車高鐵飛機一樣,都是把“乘客”送到目的地 | 維基、SpaceX、藍箭

2)做衛星(探測器)的(✔)

不過,于途不是造交通工具的,他負責照顧的是交通工具搭載的“乘客”,也就是衛星(探測器)。

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火箭頂上的整流罩裡,裝的是“乘客”探測器 | CNSA

衛星這東西說起來好像很遙遠,但其實早已和我們的日常生活息息相關。
個人很喜歡劇裡第一集的幾個場景,氣象衛星、導航衛星、通訊衛星一一閃過,與之對應的是地球上的我們通過分析這些衛星的數據,知道“今天交通有點堵、外面要降溫”。

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除了這些圍繞地球運轉,觀測地球的衛星之外,同樣也有觀測月球、火星,甚至更遙遠星球的衛星(探測器),後者都屬于“深空探測”。我們前面說到的嫦娥n号、玉兔n号,都屬于深空探測,于途就是做這個的。

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萬萬沒想到,于途和我竟是一個方向,隻不過他是做工程的我是做科學的…

還記得第一集裡于途彙報的那個項目嗎?标題叫《SK-1探測器方案設計報告》,SK應該是“深空”的縮寫。(emmm那要是通過了,以後這個項目的二号叫啥?SK-?)

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從事“深空探測”這個設定,也完全符合第2集裡,高中于途說将來要“超越月球征服火星飛出太陽系”的目标。從少年時的夢想,到如今為之奮鬥的事業,對這個角色來說,可以算是一以貫之的熱愛了。

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當然,即使是細化到照顧某顆衛星,這依然是一個極其複雜的系統工程,光是演員表裡就有這麼多相關工種。

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而于途和關隊關在所在的“總體部”,可以簡單理解為一個協調各部門的“總管家”。

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翻譯一下就是:這是負責照顧JX-1衛星的于總管

不過,從劇情來看,于途實際負責的衛星并不止深空探測衛星,接下來的JX-1衛星,就是一顆不折不扣的地球探測衛星。

劇裡說這顆在軌一年多的衛星,是于途來到航天所之後接手的第一顆型号,按于途2017年左右博士畢業來算,到劇裡開場在航天所工作了2-3年,時間也對得上。

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3)搞聯絡的(×)

不管是火箭還是衛星(探測器),從它們離開地球表面,到結束工作,都需要和地面站保持通訊——盡管存在感最低,民衆所知也最少,但負責聯絡衛星和地面站的通訊工作至關重要,測控工程師是每顆衛星背後的守護者。

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“牧星人”正是人們對測控工程師的愛稱▼

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來源:中國青年報

作為負責衛星的總體部工程師,于途雖然自己不搞通訊,但也需要具備一定的通訊知識,并在遇到問題的時候與負責通訊的專業人員共同協作解決問題。接下來拯救衛星的重頭戲裡出場的西北測控中心,原型就是我國的西安衛星測控中心,這裡的工程師們,就是專門負責衛星聯絡工作的。

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05 、搶救衛星行動

前十集裡認真搞事業的第一個案件,是第9-10集前往西北測控中心搶救衛星JX-1。名字有點拗口,後面我們就叫它“加薪一号”吧,讓它成為打工人的幸運星

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這段劇情還是很動人的:一群不同部門的工程師,為搶救一顆遙遠衛星,協同戰鬥,通宵連軸轉查找故障,嘗試各種解決方案,最終成功把衛星從死亡邊緣拉了回來——即使是不了解航天的觀衆,想必也能感受到幾分個中艱辛和喜悅。

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想知道加薪一号(JX-1)衛星到底出了啥故障,沒有航天基礎的觀衆們可能需要先了解幾個基本概念。

1)遙測

一顆健康的衛星在天上工作的時候,需要時不時把自己的工作情況發送給地面站。這些“工作情況”傳回地球就叫“遙測信号”,包括自己運行的位移、速度、加速度、姿态、各組件是否正常工作等等。通過分析和解譯這些衛星發回遙測信号,地面站的工作人員可以保持對衛星的跟蹤,了解衛星的位置和健康狀況;如果衛星發生了故障,航天工作者們也需要借助遙測數據做診斷和“治療”。

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不僅是衛星(探測器),火箭發射之後也需要傳回遙測信号。例如我們看發射新聞時提到發射嫦娥五号的是“長征五号遙五”,這裡的“遙”也是“遙測”的意思。

2)指令

天上的衛星向地上發送遙測信号,而地上的測控站也需要向衛星發送指令信号,控制和指揮衛星的工作。

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塑料東北話,臨時學的2333

劇裡這段翻譯一下,就是加薪一号(JX-1)在飛過我國地面測控站範圍的時候,地面站沒收到衛星的“例行健康報告”,地面站主動聯絡了衛星,讓衛星換個應答機試試,但還是沒收到報告——衛星失聯了。

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3)下行

除了遙測信号,衛星還會向地面站傳回自己的科學探測數據,這些天上的衛星傳回地面站的信号,統稱為“下行”信号。反之,地面站向衛星發送的指令和數據就是“上行信号”。

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這段換了個人對話,其實意思差不多:地面站給衛星發了消息,但衛星沒有回複。

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但可能導緻失聯的原因可太多了,航天是個系統工程,任何一個部件或者環節出了問題都可能導緻失聯,所以找故障原因,可能是個耗時耗力的持久戰。

收發信号的儀器不回複,可能是這個儀器壞了,可能是電源壞了,也可能是衛星軌道偏了…

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逐項排除:電源沒問題,軌道也沒問題。

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經過各種排查之後,劇裡最終鎖定的問題是衛星受到了高能粒子的影響,發生了“單粒子翻轉”。

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高能粒子是空間物理學範疇,所以劇中要緊急聯系中科院空間所(原型為中科院國家空間科學中心)的科學家們共同參與調研和營救。

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“單粒子翻轉”(Single-event upset,SEU)指的是單個高能粒子作用于衛星的電子器件,引起器件的邏輯狀态變化。但這種作用本身一般并不會造成硬件上的損壞,處理得當是可恢複的 [1]。

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器件元件中發生0變1,1變0,就是所謂的“翻轉”

衛星在運行過程中受到高能粒子的影響,這是确實會發生的,而且在無防護的狀态下并不算“小概率”。同時影響主備機才是小概率。

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太陽風暴中發生的耀斑和日冕物質抛射(CME)都可能産生高能粒子。

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太陽活動産生的高能粒子 | 漢化自NASA

天體磁場産生的輻射帶(例如地球的範·艾倫輻射帶)中,還有各種宇宙射線中,也會帶來高能粒子。

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不同來源的高能粒子 | 改編漢化自:VORAGO Technologies

事實上,許多衛星都會受到單粒子效應(單粒子翻轉是其中一種)的影響,隻是不一定會嚴重到造成儀器故障。即使是引起器件故障的單粒子事件,在上個世紀也不算罕見。在《空間天氣及其物理原理》[2] 這本書裡,介紹了1982-2003年之間的幾次典型的單粒子事件引起的故障,可以看到,這樣的事件發生率并不低,并不是十一年這麼久才會發生一次。

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具體到劇中的加薪一号(JX-1),故障設定的原型可能是我國的第一顆極地軌道氣象衛星——風雲一号A星。1988年,這顆衛星因為單粒子翻轉事件導緻姿态失控,結束任務。

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所以嚴格來說,這個故障設定是有些“穿越”的。因為如今的衛星在設計的時候都會考慮到高能粒子的影響,再加上冗餘備份,這類上個世紀可能遇到的嚴重故障,在2020年已經很少發生了,至少不會毫無準備抓破腦袋想半天才想到這個故障原因了。

但劇中作為一個模糊年代背景的案例,也算是一種來自未來的緻敬吧。而且整個搶救過程還是相當專業、跌宕起伏且有代入感的。

接下來,明确了問題就好辦了。按照劇情設置,加薪一号(JX-1)的應答機隻是被高能粒子打懵了,其實并沒有壞掉。so,萬能大法,重啟試試。

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不過,這年頭用純模拟電路搭指令接收可有點難度了…也是個“穿越”情節

重啟應答機之後,通訊恢複,地面站順利收到了衛星當下的健康報告(遙測信号)。

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但通過分析衛星的報告,大家又發現了兩個新問題:(1)衛星不能控制飛行姿态,導緻太陽能闆不能對準太陽充電;(2)衛星耗電過大,這樣下去會沒電。

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找到了問題,就能對症下藥:(1)耗電大就節能省電,(2)不能充電就盡快校正姿态,讓太陽能帆闆恢複對日充電。

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這次方案是對的,但實際沒有成功,衛星傳回的遙測信息顯示,它沒能完成地面站的指令。

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成功近在咫尺,但又似乎要功敗垂成

這次是因為控制姿态和軌道(姿軌控)的主份控制器也壞了。

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最後,切換姿軌控的備份機再試,衛星終終終于成功對日定向,充上電了。

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滿血之後恢複正常工作。

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搶救流程大體上是這樣的:

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改編自:紫丁香衛星

總之,除了故障原因的設定上有點“穿越”和強行巧合之外,整個救援過程的設置總體上是專業且合理的。航天技術顧問沒白找,劇組真的有認真采納專業的航天指導~

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06、 走心小細節

除了這些之外,劇裡各種跟航天有關的場景和細節也都挺用心的。

于途和關在工作的中國宇航研究院上海空間科學研究所,原型是航天八院 [3],也就是中國航天科技集團有限公司三大總體院之一的上海航天技術研究院。

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相關場景是在航天八院805所實景拍攝的▼

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第1集裡于途路過的火箭模型和投影,從左到右分别是航天八院研制的長征二号丁(CD-2D)、長征四号乙/丙(CZ-4B/4C)、2個長征六号(CZ-6)、長征六号甲(CZ-6A)和長征六号X(CZ-6X):

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八院展廳實拍▼

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圖源:航天八院

第8集于途給同事發的關于氣凝膠的論文資料,至少有一部分是真實存在的(還有一些可能我沒查到)▼

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第9集的控制大廳有模有樣,雖然工作人員沒戴帽子也沒怎麼秃,但最後排的茶杯抓到了靈魂▼

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制定搶救計劃之後,向衛星發指令的是位于我國東北部的佳木斯測控站▼

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但随着衛星的飛行和地球的自轉,下一次最适合與衛星聯絡的就變成了昆明測控站。之後又反複切換昆明站和佳木斯站▼

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我國目前有多個測控站,分布在國内外各地。世界各國的航天機構也都是這樣,通過不同位置的測控站接力完成對衛星的測控跟蹤。(之前介紹隼鳥2号的測控時也講過這種“接力測控”:JAXA隼鳥2号将于2月開展第一次着陸采樣

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其中位于西北部喀什35米深空站、東北部佳木斯66米深空站和位于南美洲阿根廷的35米深空站是我國目前的深空測控站 | 參考文獻 [4]

還是第9集,關在随口一句台詞“胡所在太原出差”也是有用心設計的。我國四大發射中心:酒泉、太原、西昌、文昌,胡所去太原發射中心出差非常合理。 (當然,衆所周知(?),“XX發射中心”也不一定在XX地,隻是這麼叫了)

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劇中出現的兩位老一代航天人“張緻學”“胡敬森”,名字合起來是“緻敬錢學森”的意思▼

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甚至于途的手機微信群名也有精心設計,他的工作群叫“今天你歸零了嗎”。“歸零”指的是航天任務遇到一些難以解決的故障時要推倒重來,從零開始,這個詞既是航天人的噩夢,也是航天人對待任務認真的态度和嚴格的自我要求。

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于途OS:我沒有,我不想,龜苓膏我都不敢吃

當然,bug也是有的。

比如第一集喬晶晶回憶2007年查看的這個“星系天文學論壇”,頁面顯然脫胎于真實存在的“航空航天港”論壇,但裡面帖子的内容很多都不是07年可能看到的。阿爾忒彌斯3号,高分十三号,聯盟MS-18載人飛船,鳳凰号發現火星上存在水的證據,闆塊裡還有“商業航天”闆塊……一個2007年的論壇頁面裡有多少穿越元素,仔細找找也還挺有趣的~

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第8集裡,發資料就發資料,發送快捷方式是什麼鬼啊 (據觀衆反饋,這部分鵝已經修改了~)

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第9集裡,衛星姿軌控異常時,也不會縮起太陽能闆的。太陽能闆通常展開了就縮不回去了▼

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衛星:當時我吓壞了.gif

不過,瑕不掩瑜,目前的劇情科學性整體還是不錯的~

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以上就是1-10集全部航天劇情解讀啦,下面幾集的重頭戲是巡視器XS-2的測試…我們下期(可能)繼續哦~

對了插播一下,對航天感興趣的朋友們,推薦下我的新書《向太空進發·星球探測系列》。這是目前唯一一套系統介紹我國探月、探火、探測小行星進展的科普繪本,探月中心、人民日報、吳偉仁院士推薦過的,适合3-100歲小盆友~

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拓展閱讀

教練,研究火星,我還有機會麼?| 行星事務所特輯
看木星、認石頭、還要尋找小行星?這波柔軟又硬核的安利我吃了!

緻謝

感謝紫丁香衛星團隊、小海、尞祡對本文提升所做的幫助~

關于作者

灰原哀博士(haibaraemily),從事行星科學研究,本gzh“行星事務所”(haibaraemily_planets)主頁君。更多精彩,歡迎關注gzh~

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參考資料

[1] Single Event Effects |

https://radhome.gsfc.nasa.gov/radhome/see.htm

[2]德洛絲·尼普.空間天氣及其物理原理. 科學出版社, 2010

[3] 八院簡介|

http://www.sast.spacechina.com/n1323876/n1323907/index.html

[4]吳偉仁, 李海濤, 李贊, 等. 中國深空測控網現狀與展望. 中國科學: 信息科學, 2020, 50: 87–108, doi: 10.1360/ SSI-2019-0242