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第1章 空间站(1)

走出地球的驿站——空间站

空间站也叫航天站,是20世纪80年代的“宠儿”,被人们喻为航天器中的一代天骄,还有人称它为巡航在太空的航天母舰。前苏联称其为航天站,美国则称为空间站。

自从1971年前苏联发射第一个“礼炮”号航天站以来,已有10个航天站进入太空,其中前苏联8个,美国1个,西欧1个。目前只有“和平”号航天站仍在太空中运行。

世界各国在航天站的发展过程中,各走各的路。前苏联从飞船到航天站;美国从飞船到航天飞机,再到永久性航天站;欧洲则依靠美国“一步登天”。

前苏联的航天站至今已发展了三代,“礼炮”1~5号航天站属第一代,“礼炮”6~7号航天站属第二代,现在太空大显身手的“和平”号航天站是第三代的代表。美国60年代末搞登月飞船,轰动全球,然而耗费巨资,实效不多。70年代初利用登月剩余物资拼凑了一个名叫“天空实验室”的航天站。美国现正从航天飞机转向航天站。目前在集中精力研制长百米、重百吨的大型永久性航天站。欧洲人虽然没有掌握返回卫星技术,也没有载人飞船,但是,他们很早就看出了航天站的实际效益和光辉前景。

航天站是人类开拓天疆的前哨基地。人们从多年实践中积累了丰富的经验,而且在天体物理观测、生物医学、冶金、人体科学,以及对地观测等方面取得了丰硕成果,为国民经济、科学和军事部门提供了大量有价值的资料。人们可以预见,航天站将会创造出许多地面上难以想象和无法实现的奇迹,给人类带来巨大的利益。例如,在航天站上没有对流和沉淀;就能获得非常纯净的药物,可大量提取治疗脑血栓的尿激酶和各种抗癌药物,也可以从中草药中提取地面上难以获得的珍贵的有效成分。β细胞是产生胰岛素的胰脏中的一种特殊细胞,在太空能很容易地将β细胞与其他细胞分离开来。如果将β细胞移植到人体中,体内就能持续产生胰岛素,糖尿病就能得到根治。用β细胞消灭糖尿病,对挽救人们的生命、降低医疗费用具有深远的影响。

航天站也为制造纯度极高的晶体提供了条件。在地面生产晶体时,对流影响了纯度,破坏晶体的均匀度,这种晶体制成的集成电路块,大部分要报废。但是,在太空失重状态下生产的晶体,没有对流的干扰,几乎是无瑕的,废品率很低。在太空制成的晶体完美无缺,加工方便,还可以做出超大规模集成电路块,这样既能保证计算机的可靠性,又大大提高了计算机的速度,而且还为制造巨型计算机提供了基础。

光导纤维是大有前途的新产品。制造光导纤维离不开超纯玻璃,因为玻璃越是纯净,玻璃纤维传播信号的距离就越远。利用太空环境改进光导纤维的制造工艺,制造出优质的光导纤维,对光导通信的发展具有重要意义。

空间站的军事潜力很大,可以周而复始地对地面军事自标进行侦察,可以拍摄地面的大炮和坦克、空中的飞机、海上的军舰,其效果比侦察卫星还好。

空间站还可以进行空间攻击和作战指挥。它可以携带各种武器参与空间战争,如摧毁敌方的卫星或导弹,或向地面发射导弹,摧毁敌方的地面战略目标等。空间站居高临下,俯视全球,除可以直接参战或支援陆、海、空的作战之外,还可以取代被摧毁地面作战指挥中心,在太空进行作战指挥。

费用昂贵的空间飞行

美国在空间时代18年的载人空间飞行中,发射了“水星”号、“双子星座”、“阿波罗”、“天空实验室”、“阿波罗”一“联盟”对接以及1981年4月投入飞行的空间运输系统,总耗资达450亿美元。美国宇航员的最长飞行是最后一次“天空实验室”飞行,历时84天。前苏联在28年里一直未中断载人空间飞行,发射了“东方”、“上升”、“联盟”、“礼炮”站、“联盟T”和“联盟TM”、“进步”运输飞船(M)以及“和平”空间站。前苏联宇航员最长飞行时间是326天。1989年5月,前苏联空间管理总局局长亚历山大·杜巴耶夫在一次记者招待会上第一次公布前苏联载人空间飞行费用。他说:“自从1986年以来在空间载人计划上已耗资147亿卢布(相当235亿美元),获得60万美元的收益。”至于1971~1986年“礼炮”系列的15年飞行的花费从无披露。前苏联曾透露“和平”空间站6个对接口对齐需35亿卢布。美国和前苏联既然拥有各种各样的军用卫星,为什么还不惜耗巨资进行载人空间飞行?能不能用自动化卫星取代人在空间的工作?人在空间到底起着什么样的作用?前苏联载人飞行得到的东西,已证明是不能用其他方法获得的。在空间站上人机结合,能发挥极大威力。人在空间不仅进行各种科学实验、宇宙观测,在站上还能观测气象,向地球准确地作出3天的天气预报。

美国在执行“阿波罗”登月计划时期,有些科学家反对载人空间飞行,认为费用昂贵,危险性大,完全可以用自动化卫星取代。但坚持载人空间飞行者认为,人不仅有视力和大脑思维,而且有双手操作空间站上极复杂的装置。就空间科学、空间加工材料、新工业产品以及空间药剂生产来说,都需要男女宇航员亲自操作。尽管美国和日本研制出在空间站上用的高性能机器人,但出站捕捉和回收卫星、修理卫星仍需要人操作。例如,1984年4月,美宇航局宇航员出舱乘载人机动装置作空间自由飞行,抓住了1980年发射的一颗出故障的太阳峰值观测卫星,拉到航天飞机附近,操纵遥控机械臂将其拖进运货舱内。宇航员更换了引起姿态控制系统失灵的保险丝后,又把卫星送回原轨道。接着,1984年11月,宇航员仍乘载人机动装置到空间,抓回两个月前发射的两颗未进入预定轨道的通信卫星(一颗印尼“统一B2”,一颗美国“西联星-6”),回收到运货舱内,带回地面修理,以备重新发射。“国际通信卫星-6”的第二颗于1990年3月用“大力神-3”发射失败,卫星进入低轨道,国际通信卫星组织决定花1.3亿美元由航宇局于1992年2月用“奋进号”航天飞机回收,拟给卫星安装一台重9吨的固体推力器,再点火推到静止转移轨道。航宇局正在训练宇航员如何在空间安装发动机。此外,航宇局还拟回收出故障的“陆地卫星-4”。以及其他卫星,这些工作只有人才能进行,高性能的智能机器人也不能取代人在空间的作用。在空间进行各种有关军事活动,更需要军人宇航员。从经济观点考虑,人在空间站需要地面监控站24小时轮流值班监视,一旦发生不测,可以立即得到命令返回地面。美航宇局科学和空间应用处的罗伯特·索科洛斯基于1990年6月29日对美国《空间新闻》记者说:“每逢人在空间站上,宇航员整个安全系统费用猛增。”空间载人飞行费确实是昂贵的。

空间站时代的来临

人造地球卫星发射成功,是人类进入空间时代的标志,而空间站的实现,则是空间站时代的开始。那么,什么叫空间站,什么叫空间站时代呢?

空间站实际上是一种可以住人的大型人造地球卫星。所以,又有人称它为围绕地球旋转的“活动房子”。“房子”里除了人造卫星常有的各种仪器设备之外,还有一系列满足人们饮食起居的生活条件。同时人住在里面可以积极从事各种科学试验。

美国宇航局已经制订了可以供50人或100人乘坐的半永久性的大型空间站计划。如果这个计划果真实现,它将是人类进入空间时代以来,继阿波罗登月之后的又一个里程碑。这是因为,这样的空间站即使只有一个,它也足以完成美国、前苏联研制的各种实用卫星(即通信卫星、气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、军事侦察卫星、天文观测卫星等)所担负的全部使命。

如果在空间站上装配大型天文望远镜,就可以得到极为清晰的天体和星云的照片与画像,而由此所得到的天文知识,将远远超过过去5000年的地面观测所积累的全部知识,这大大有助于探索宇宙的奥妙,是多么令人欢欣鼓舞呀!

由于上述原因,前苏联很早就注意到了空间站的实用价值,并且于1971年6月发射了可以乘坐人的小型空间站“礼炮1”号,可惜在返回地面的旅途中,飞船漏气造成了无可补救的严重事故,宇航员全部丧生。

不久美国发射的“天空实验室”,破天荒地取得了巨大成功,从而揭开了真正的空间站时代。当然,“天空实验室”的发射和旅行,也不是一帆风顺的。

1973年5月1日从“肯尼迪空间中心”发射了“土星5号”火箭。而火箭头部的“天空实验室”,就是由第三级火箭改制而成的。发射后10分钟,“天空实验室”进入高度为435千米,轨道倾角为50度的圆形轨道。

但是,话还得说回来,在发射后的63秒“天空实验室”发生了事故,涂有防热层的微流星防护罩,由于提前打开而被强劲的高速气流无情地撕毁了,并且每一块太阳能电池板吹到九霄云外去了,剩下的一块又被防护罩碎片紧紧地缠住,致使无法打开,结果实验室不仅丧失了一半电力,也丧失了对太阳直射的防护能力,舱内温度直线上升,竟高达55摄氏度左右。

由于大难临头,美国不得不延期发射与“天空实验室”对接的“阿波罗”飞船,而制定切实可行的救急计划。5月,25日上午9时,阿波罗飞船飞向宇宙太空。飞船上有三名宇航员,他们是经验丰富的指令长查尔斯·康拉尔德(他参加过阿波罗12号的登月飞行);医生约瑟夫·克尔温和保罗·韦茨。这艘飞船由指令舱和服务舱两部分组成。飞船起飞后,首先进入近地点为150千米、远地点为230千米的低椭圆轨道,随后服务舱的火箭发动机点火,飞船和飞行在高轨道上的“天空实验室”靠拢、对接,于是三名宇航员立刻开始了紧张的活动。

首先宇航员从“天空实验室”的观测窗口将遮阳伞伸到窗外,伞自动打开遮挡阳光,后来又架设了遮阳的顶篷。劳动换来了成果,5月27日,“天空实验室”内的温度,终于降了下来,宇航员可以在里面生活和居住了。6月8日指令长勇敢地爬出舱外,用工具切除了缠绕在电池板上的防护罩碎片,使剩下的一块太阳能电池板开始工作。至此“天空实验室”的营救工作宣告成功了。发生事故,当然是大不幸,但它却告诉人们:惊险而复杂的修理工作,在茫茫的太空中也是可以进行的。

三名宇航员作为“天空实验室”的第一批主人,在上面逗留了28天又50分钟,于6月23日离开“天空实验室”,乘着阿波罗飞船安全地返回了人类的故乡——地球。

接着7月28日由阿朗.比恩指令长、奥恩.加利奥特和贾克·鲁斯马组成的第二批宇航员,乘飞船顺利到达“天空实验室”,在宇宙太空生活了59天。

第三批去“天空实验室”的光荣使者,是指令长吉拉尔德·加,威利阿姆·波格和埃德瓦德·吉布逊,他们从1973年11月16日乘兴而去,至1974年2月8日凯旋归来,在宇宙太空度过了颇有意义的84天,他们还在太空迎来了新的一年。

如前所述,“天空实验室”是由“土星5号”火箭的第三级改造而成,因此它的大小也与“土星5号”火箭等量齐观,长17.8米,直径6.6米,重88吨。当它和阿波罗飞船实现对接时,全长为36米。

“天空实验室”的主舱长15米,内部空间300多立方米,这相当于一间100平方米的会议室,作为空间站能有这样大的房间,是蔚为壮观的。舱内又分为上下两层,上层为工作区,下层是生活区。在上层安装着实验设备、水箱和库房,在下层有厨房、卧室、盥洗间、厕所、浴室乃至垃圾桶等,真可谓考虑周密,应有尽有。在工作区和生活区中间有网格形地板相隔,在楼板中央开有一个洞代为楼梯。宇航员上下楼既不用电梯,也用不着费劲地上下走动,要想上楼,只要稍一蹬足,就可以飞身而上,而用手轻轻地推一下天花板,他就能轻易地返回楼下,上楼下楼,来去自如。

三批宇航员在“天空实验室”总计长达171天的飞行中,争分夺秒地进行了多达90种的各类科学试验,其中包括太阳观测、地球资源勘察、空间技术、医学生物等许多学科。医学实验表明,人在长期失重的条件下,依然能够正常的生活和工作,这对于人类移居太空的大胆设想,是一个有力的支持。更为有趣的是,宇航员根据一位女大学生的建议,做了蜘蛛结网的实验,结果可爱的蜘蛛,在失重的环境里,还是结出了比较稀疏的网,这说明生物有生存于太空环境的能力。宇航员们还按预定计划,在宇宙太空进行了新材料、新工艺的研究,利用失重和高真空的特殊条件,冶炼了高质量的单晶硅、泡沫钢和其他一些合金。尤其使天文学家们羡慕的是,宇航员们还对75000年才能在地球上看到一次的科霍特彗星,进行了详细的观测。

1974年2月最后一批宇航员满载而归之后,“天空实验室”就停止了工作,不再接待“客人”。从此以后,它就像无人照管的“孤儿”一样,在宇宙太空毫无目的地游荡了五年零五个月,于1979年7月1日葬身于南印度洋和澳大利亚西部,了却了它显赫的一生。

面对美国的成功,前苏联也不甘落后,奋起直追,它发射了六艘“礼炮”号空间站,其中1977年9月发射的“礼炮6”号,取得了大为可观的成果,甚至在某些方面超过了“天空实验室”。

“礼炮6”号与“天空实验室”相比,就结构和规模而言,前者可谓稍逊风骚。

“礼炮6”号长约16米,最大直径约4.2米,重量大约仅为“天空实验室”的1/5,内部空间也比较狭小,只及后者的1/3。它的基本部分是一个工作区和生活区合二而一的工作舱。舱内众多的科学试验设备和丰富多彩的生活设施,交错的排列在一起,整个舱内满满当当、严严实实,只在中间保留了一条很窄的通道。“礼炮6”号由三块太阳能电池板供电,总面积60平方米,发电量为4千瓦。

空间站与地面之间的运输工具是“联盟”号飞船,船上可以乘坐两名宇航员。“礼炮6”号自1977年9月发射,直至1979年8月,先后由15艘飞船,接送了七批共14名宇航员。站内人数最多时达到了4人。

美国的“天空实验室”上的宇航员,所需要的氧气、食物和水诸物,都在发射时一起携带,中途不再补充,这样三名宇航员只要在上面工作半年,全部给养就会消耗个一千二净。

而“礼炮6”号与此相比,它能不断用“进步”号无人飞船运货上天,补充给养,所以宇航员能够在上面生活较长的时间。比如1978年进站的两批宇航员,在上面分别生活了%天和140天,而1979年2月26日飞天的两名宇航员,在“礼炮6”号上生活了175天,这远远超过了美国宇航员在“天空实验室”生活84天的最高记录。

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