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第14章 空间站(14)

是不是任何人都能乘宇宙飞船遨游太空呢?不是的,是有条件的。一是身体要能适应空间飞行,二是要具备专门的知识和技能。为此,人员需经过选拔,并进行专门训练。我们知道,在火箭起飞的时候,加速度很大,人的体重相当于在地面重量的九倍,甚至更大一些,这称为“超重”现象,同时震动也很大;而在几分钟后进入轨道人又变得没有重量了,即进入“失重”状态,而人就飘浮起来了。因此,宇航员要在离心机上进行超重训练,在震动台上进行震动训练,在飞机上进行失重状态下生活和工作的训练等。为了保证宇航员的安全,宇航员要穿上特制的宇宙服,一方面可以防止宇宙线的辐射,另一方面可以密封起来,保证人体生存所需的温度、气压、氧气等。否则人们到达17千米以上的高空时,空气压力只有地面大气压力的十分之一,人体内的水在37℃(体温)左右就会沸腾。由于全身血液沸腾,人会立刻死亡。另外,一般人只能经受住3~5倍的体重突增,当加速度很大时,假设加速作用的方向是从脚到头,就可能使身体下部积存大量血液,而上部特别是头部的血液不足,中枢神经机能受到破坏,甚至失去知觉。如果加速作用的方向与人体垂直(即人体平卧上升),情况就会好得多。穿上特制的宇宙服时,血液不会在身体各部分积存,也就不会突然从头部流到脚部去,人们就可能忍受体重突增十几倍的变化。为了节省燃料而减轻负载,还要有特制的宇航食品和生活设备。例如空气调节设备,可以把带上去的液体氧放出来供宇航员吸人,同时用化学药品把呼出来的碳酸气和水蒸气吸收掉,并把其中未用掉的氧气放出来,这样就充分利用了氧气。

人们乘坐宇宙飞船到星际空间的第一站——绕地飞行的轨道空间站进行航行后,身体情况有什么变化呢?据报道,前苏联“联盟26”从1977年12月到1978年3月16日止,与“礼炮6”刘接飞行%天后返回地面。检查宇航员的身体情况表明,在三个多月空间失重条件下的飞行中,宇航员的体重减轻了5千克,身高却增长了3厘米,但机体并未发生什么变化。在空间站头几天,宇航员还不适应空间飞行环境,还得互相扶持,在站内总是爱躺着。过了几天,在生理上、心理上便适应了空间飞行。返回地面后,宇航员又不能马上适应地面环境,虽然宇航员不感到劳累,但自觉似乎处于空间,所以仍要做空间体育活动,几天后才适应地面环境。

自从1960年发射宇宙飞船以后,每年都发射数颗载人或不载人的宇宙飞船和空间站,进行各种试验和观测工作。例如,美国在1973年5月14日发射的宇宙空间站“天空实验室-1”,计划前后接待三批宇航员,共9名;载人飞行140天,携带58种科学仪器,进行440个项目的研究。至1973年5月25日发射了宇宙飞船“天空实验室-2”,与“天空实验室-1”对接,第一批3名宇航员在上面进行了工作,对它发生的故障进行检修,同时进行既定的科学技术研究和实验,在空间飞行28天50分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。1973年7月28日又发射了宇宙飞船“天空实验室-3”与“天空实验室-1对接,第二批3名宇航员在上面进行了医学试验、地球资源探测及太阳观测,记录到近百次太阳爆发。“天空实验室-3”的形状、重量同“天空实验室-2”一样,在空间飞行59天11小时9分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。到1973年11月16日发射了宇宙飞船“天空实验室-4”,与“天空实验室-1”对接,第三批3名宇航员在上面进行了太阳和彗星观测、地球资源探测等。“天空实验室-4”的形状也同“天空实验室-2”一样。在空间飞行84天1小时16分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。这样,到1974年2月8日为止,“天空实验室”的三批宇航员共171天的宇宙飞行宣告结束。他们在“空间实验室”上和地面保持电视和电话联系,进行医学考察共花费855小时(原计划是700小时);技术试验294项(原计划是264项):材料考察研究32项(原计划是10项);天体物理研究412项(原计划是168项);第三批宇航员最重要的成果是在失重条件下飞行84天,返航时和返航后健康情况比前两批宇航员还要好。另外,第三批宇航员返航前还借助“阿波罗”发动机提高了“天空实验室-1”的远地点,以延长它的轨道寿命,同时把蓄电池放了电。

由于“天空实验室-1”这个空间站没有携带一种火箭发动机,使它能在寿命结束时按指令陨落到指定的公海,所以人们担心,如果任它自行陨落,那么这个重达82吨的庞然大物就有可能坠落在居民区。为此,自1976年以来,美国宇航局一直在研究如何复活“天空实验室-1”,以便再次使用它以及避免坠人居民区。“天空实验室-1”失去控制后以大约每5分一转的速度绕它的纵轴做慢滚动飞行,如不采取有效措施,改变它的姿态,将由于受太阳黑子活动的影响,大气阻力增大,预计会提前坠入地面。1978年4月底,地面控制人员已对“天空实验室-1”的各主要系统做了复活试验。发现?天空实验室-1”密封舱的主次冷却回路系统、望远镜装置的遥测系统、密封舱及望远镜的蓄电池系统还能正常工作。到6月初采取了第一步措施,向“天空实验室-1”发了指令,首先复活姿控系统的推力器,使它的多用途对接装置朝着飞行方向,而它的纵轴平行于地球表面,然后再用“天空实验室-1”的两台控制力矩陀螺继续保持上述姿态,因这种姿态的大气阻力最小,所以能达到延长寿命的目的。

然后计划从航天飞机发射一艘叫做遥控操作系统的遥控飞行器,与“天空实验室-1”对接,并利用遥控飞行器的推进系统把天空实验室推向更高轨道,以备再用,或者使它安全坠人公海。但此计划未付诸实施,“天空实验室-1”终于在1979年7月12日凌晨坠人南印度洋至澳大利亚一带。

前苏联在发射的一系列“联盟”号宇宙飞船和“礼炮”号空间站上还进行了频繁的军事活动。如在“礼炮”号空间站上用旋转焦距为10米的所谓太阳望远镜,对地面进行照相侦察,其分辨率可达30~50厘米。1977年9月27日发射的“礼炮6”空间站,其前后有两个对接装置,因此可以有两艘“联盟”号飞船和它对接飞行,1978年2月X日曾首次与运输飞船“进步1”号对接,形成了一列中间大两头细的所谓“空间列车”飞行。在“礼炮6”号与“联盟26”、“联盟27”、“联盟28”、“联盟29”、“联盟30”和“进步1”号对接后,宇航员在“礼炮”站上进行了对地拍照、天文观测、空间材料制造和生物医学实验等活动。完成任务后“联盟”号飞船脱离“礼炮”号空间站而返回地面。

宇宙飞船不断向自动化、多用途、低费用方面发展,以形成空间运输系统,世界各国正加快其发展速度。上面所说前苏联的“进步1”号就是这种空间运输船,专门为“礼炮6”空间站运送燃料、各种货物、科学研究和实验装置及材料、宇航员生活用品等。“进步广号运输船长8米,直径2.2米,装载总重7020千克,其中供应品占2300千克(燃料1000千克、净货重1300千克),由货运舱、燃料舱和工作舱三部分组成,与“礼炮6”对接后,用一个星期时间卸下运去的物品和燃料。由地面进行遥控,一旦卸完货便装上废品,与工作舱自行分离、降轨,使之坠人太平洋上空大气中予以烧毁。前面提及的航天飞机,将是美国主要的空间运输系统。航天飞机由两枚捆绑式固体助推火箭发射。当这两枚固体火箭的燃料耗尽后,它们将抛回地面以备再用。而后航天飞机将由一个大型液体燃料火箭送人轨道。这时,燃料箱即被抛掉;航天飞机完成任务后,便像飞机一样返回地面。其外形也像飞机,所以称为航天飞机。其优点在于它的核心部分——轨道器能够回收并重复使用。美国计划研制5架航天飞机轨道器,每架可重复使用100多次。第一架航天飞机轨道器从1977年2月开始进行低空飞行试验。航天飞机有两种工作方式。在出击式飞行方式时,实验设备安装在轨道器货舱内,工作3~30天后返回地面。轨道器货舱长18.3米,直径4.6米,最大载重30吨,轨道器载荷包括一组密封舱和一些外部仪器架。在密封舱内,宇航员能较舒适地工作。在外部仪器架上,能装载可暴露于空间环境中的仪器。采用第二种方式时,航天飞机把其他的宇宙飞行器带到空间,并发放到预定的轨道上,即通过遥控操作系统把卫星从货舱仪器架中取出送人预定轨道。或根据需要对宇宙飞行器进行检修,即与原来在天上自由飞行的飞行器会合,遥控操作系统将其收回到货舱内进行检修,必要时还可以运回地球进行大修。

随着宇宙飞船和空间站的发展,空间载人飞行从80年代开始趋向正常化,人们的空间活动将频繁起来。我国为实现四个现代化,也将加速发展动载系列,研制发射多种科学卫星与应用卫星,积极进行发射空间实验舱和宇宙探测器的研究。宇宙飞船和空间站可作为空间实验室,或把宇宙飞船和空间站外部空间作为实验场,探测重力波,验证相对论,研究等离子体物理,还可利用低重力、超低温和真空环境进行物理、化学、材料学、流体力学、生物制品等试验,并提供空间材料加工和药的研究。因此,空间科学技术的发展,将使人类社会出现根本性的变革。

“联盟”号飞船

最初,“联盟”号飞船计划是为实现登月星际飞行设立的;后改为为“空间站”的建立搞技术储备。它是前苏联在整个70年代主要的空间奋斗目标。

“联盟”号飞船研制计划中要解决的主要任务有:建立和完善两艘航天器相对运动参数的测量方法、接近和停靠的控制程序、两艘飞船的机械对接和电对接,研制实现会合、停靠程序的主发动机和配位发动机。此外,还要求在飞行过程中不断完善新的定向操纵系统,利用空气动力学升力向地球降落的方式、新的备用降落伞着陆系统等等。

研究表明,两艘航天器在空间实现会合对接,比原来想象的要困难得多。要精确地控制一艘飞船的运行轨迹,涉及到制导、跟踪、定向和航线修正等一系列技术难题。在美国,早在1965年的“双子星座”号飞船的飞行中就已掌握了这些技术。

第一艘“联盟”号飞船的载人飞行直到1967年4月才实现,但结局是悲剧式的。飞船着陆时因降落伞系统出故障,宇航员科马洛夫坠地身亡。

科马洛夫的这次飞行是他的第二次太空之行。对于这次飞行的详情,前苏联一直未向外界披露。直到1990年末,前苏联官方人土才揭示出这次飞行的秘密。特别是在后来出版的前苏联宇航员负责人尼古拉.卡曼宁将军的日记摘抄里,以及瓦西里,米申撰写的关于前苏联在1966~1971年未成功的登月计划的史料小册子里,人们开始了解到一些非常详细的资料。

资料证实了人们长期以来的怀疑。科马洛夫的这次飞行是前苏联雄心勃勃的登月计划的一部分,其任务是演练两艘飞船在轨道上会合、对接,并以太空行走的方式进行宇航员换船。

计划中,“联盟1”号飞船扮演绕月球轨道飞行的航天器角色,而“联盟2”号飞船则扮演登月舱的角色。其飞行程序是当登月船从月球表面赶快飞离后,上升到月球轨道,与月球轨道上的航天器会合、对接,宇航员转移到停留在月球轨道上的中继飞船上。

飞行演练计划在4月24~26日进行。两艘飞船的会合、对接采用半自动方式,即在70米以外飞船自动会合,而后的程序由宇航员手控完成。在这次飞行任务中,科马洛夫将担负最困难的部分。

“联盟1”号飞船于4月23日莫斯科时间下午15点35分发射升空。计划中,“联盟2”号晚一天发射。

发射没有出现问题,发射人员兴高采烈。但是在绕地飞行的第二圈,飞船开始出现问题。左侧太阳能帆板没有展开,飞船内电流只有14安,约为应提供电流的一半。此外,短波发送机不工作,但超短波工作良好。此时,科马洛夫报告说他自我感觉良好。他试图使飞船的方位朝向太阳,以补充出现障碍的太阳能帆板的能量,但未成功。在绕地飞行的第三圈,科马洛夫再次操作飞船定位,又告失败。随之故障的出现越来越多,通过飞船的助推器稳定飞船的努力也失败了。危机开始到来,宇航员被告知小睡一会儿。

在飞行控制中心,工程师们对是否继续飞行争论不休。卡曼宁将军提议,让科马洛夫在第17圈返回并取消“联盟2”号飞船的发射。但最后讨论结果决定,等到第13圈科马洛夫醒来进行无线电联络后,分析一下情况再说。

在科马洛夫恢复与控制中心联络后,消息仍然不妙,飞船不能定位。

这一坏消息中止了一切争论。“联盟1”号立即返地,“联盟2”号飞船发射取消。剩下的问题是如何实现对飞船的姿态控制和安全着陆。

“联盟”号飞船的姿态控制有三种方式:天体跟踪定位、离子定位和手控定位。第一种方式因电力不足而被排除,第二种方式在太阳升起时不安全,因为传感器会因此时大气中的离子洞易出故障。手控方式要求宇航员根据地平线进行定位,但当飞船处于地球阴影中时,航天员不能见到地平线,困难很大。

在科马洛夫飞第17圈时,他被告知采用离子定位返航。但尝试没有获得成功。在第19圈,地面指令宇航员靠手动方式在奥尔斯克地区着陆。虽然当时飞船仍处于地球阴影中,但科马洛夫控制着飞船并借助于陀螺仪维持着飞船的平衡。当飞船飞出地球阴影,地平线出现时,科马洛夫用手控制校正了飞船的姿态。科马洛夫向地面控制中心报告他已完成上述困难的定位操作,离轨引擎已启动,他正在脱离轨道。

卡曼宁将军等人乘飞机飞往飞船的着陆地区。飞行中他们听到广播说飞船降落伞已经打开,科马洛夫已在奥尔斯克以东历千米的地方着陆。每个人都松了一口气。庆幸科马洛夫单独驾驶着一艘失控的飞船安全返回地面,获得了一次几乎不可能的成功。

不幸的是结局并非如此。当卡曼宁将军走下飞机时,他得到的报告是,“联盟1”号已经着陆,飞船正在燃烧,未发现宇航员,搜寻人员正在这一地区寻找。

可怕的灾难已经发生,结果不容乐观。但卡曼宁将军仍怀着科马洛夫或许幸免的希望,而且此时突然从电话里传来消息,说受伤的宇航员正在离着陆点5千米的卡拉布塔克地区的医院里。后被证实,这只不过是一个令人宽慰的善意猜测和传闻。

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