书城童书《太空宇航知识篇》(三)
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第6章 空间站(6)

“联盟T-10”所载的宇航员弗.阿.索洛维耶夫、勒.德.基齐姆和奥,尤.阿季科夫是“礼炮7”空间站的第三批“基本乘务组”成员。1984年2月8日~10月2日他们创造了长期飞行236天的最高记录。在主乘务组飞行期间有两个飞行组前来拜访。他们是尤.勒.马雷舍夫、格.姆.斯特列卡洛夫、印度宇航员拉凯什·沙尔玛(1984年4月2~10日,乘“联盟T-11”来站)和弗.阿.扎尼别科夫、女宇航员斯.萨维茨卡娅、伊.沃尔克(1984年7月17日~29日乘“联盟T-12”来站)。在近8个月的飞行过程中“基本乘务组”宇航员曾多次出舱活动。第一次是4月23日;宇航员基齐姆和索洛维耶夫从舱外走到发动机舱的操作区,用专门工具打开组合发动机装置备用导管的断开部分并装上了一个阀门。4月27日两名宇航员再次走出轨道站,将站内的一个专用折叠梯以及装有工具和必要材料的几个容器带到舱外的工作场地并安装好。4月四日宇航员第三次在舱外作业,为了消除自1983年9月出现的空间站推进剂泄漏问题,换上了另一个主管道并检查了气密性;为保证空间蛤的温控条件,重涂了热防护涂层。5月3日和5月18日宇航员又两次出舱,以安装砷化镓太阳电池板。8月8日宇航员第六次出舱,活动5个小时。6次出舱活动总计为22小时50分。这在航天史上也是创记录的。宇航员们在舱外所进行的大量的维修、金属切割、焊接、喷镀和安装作业,为将来在天上建造更大型的空间站积累了宝贵的经验。在飞行中宇航员们还完成了一系列的工艺研究:生长单晶体、制取超纯度生物活性物质、制备新的特效药等。这些是未来航天工业化的重要内容。在宇航员们所完成的工作中有46项观测实验是用法国的X射线光谱仪进行的。另外,因为在这个“基本乘务组”中有一名医生(奥.尤.阿季科夫),所以特意安排了大量的医学一生物学试验。医学专家亲自参加长期飞行,对于直接研究长期航天因素对人的影响和进一步修订防护措施,保障未来永久性空间站上宇航员的健康和旺盛的工作精力,无疑具有特殊的科学意义和实用价值。拜访性乘务组的印度宇航员在飞行中进行了“瑜伽功”实验,目的是防治航天运动病,提高宇航员的工作能力和保持良好的健康状态。此外,他还用本国的多光谱相机拍摄印度国土图像,调查流经喜马拉雅山脉的河流走向,以便兴修水电站,勘察沙漠地带以寻找地下水源,拍摄具有石油和矿藏潜力的目标区图像,以获得详细的地质数据。拜访性乘务组的女宇航员萨维茨卡娅这次是第二次进入太空。7月25日她和宇航员扎尼别科夫在舱外工作3小时35分,用一种多功能工具切割金属样品钛和不锈钢,用铅和锡进行锡焊,进行在铝表面的涂银试验,成为第一个在舱外作业的女航天工程人员。“基本乘务组”任务完成后乘“联盟T-11”返回。第一批“拜访性乘务组”乘“联盟T-10”返回。第二批拜访性乘务组乘“联盟T-12”返回。

1985年6月6日前苏联发射“联盟T-13”。飞船指令长是弗.阿.扎尼别科夫。这次是他的第五次宇宙之行。船上工程师是弗.普.萨维内赫。这次飞行的任务除了进行天、地观测,航天工艺试验和医学一生物学研究外,就是千方百计对“礼炮7”站进行维修,恢复其工作能力,以延长其使用寿命。为了保证空间复合体上科学实验的连续性,提高空间站的利用效率,1985年9月17月发射载有宇航员弗;弗.瓦休金、格.姆.格列奇科和阿.阿.沃尔科夫的“联盟T-14”,以便部分轮换宇航员。结果瓦休金和沃尔科夫顶替扎尼别科夫留站继续工作。后者同格列奇科一起于9月26日乘“联盟T-13”飞船返回,站上的三名航天员一直工作到11月21日。因为瓦休金患病,整个乘务组乘“联盟T-14”提前返回地面。

“礼炮7”号空间站曾于1982年与“宇宙-1443”在轨道上对接。“宇宙-1443”是一种多功能的大型无人飞行器。前苏联当时把它称为模块式空间站的补充。该航天器作为一艘空间货船,既可向空间站运送货物(其运载量是“进步”号货运飞船的2.5倍),又可携带500千克的货物返回地球(“进步”号飞船送完货后进入大气层烧毁,不返回地面)。“宇宙-1443”作为空间站的扩充,它能使空间站的居住空间增加50立方米。该飞行器划、与“礼炮”号空间站相同,重20吨,有自己的两个太阳能电池板。

“和平”号空间站

1986年2月20日,前苏联用“质子”火箭发射了第三代“礼炮”的改进型“和平”空间站(21吨),长13米,有6个对接口。前后对接口接纳“载人联盟TM”(2~3名宇航员6.1吨)和“进步”运输船M(7.1吨)。主站侧面的4个对接口,接收专用舱。经过一年的试飞验证其性能后,前苏联于1987年4月9日发射了“量子-1”天体物理舱(11吨)。两次试接失败,第三次对接成功。舱内有前苏联、英国、原联邦德国、荷兰以及欧空局提供的观测天体器。1989年11月26日,前苏联发射称为“量子-2”的服务舱,长14米,最大直径4.35米,重19.5吨,有效载荷7吨,容积印立方米。第一次配备的载人机动装置重220千克,类似美航宇局航天飞机带的载人机动装置,又稀“人乘卫星”。前苏联宇航员出站时系绳,离站60米,行走6小时就得进站。服务舱内增加辅助居住面积以改进起居条件,有淋浴和洗涤设备、水电解分解供氧系统、电泳装置、姿控陀螺仪、多光谱照相机以及蛋孵化器。“量子-2”到12月6日才与“和平”站对接成功。1990年5月30日,前苏联用“质子”火匍发射了“量子-3”(即晶体舱),重19.5吨,长12.5米,最大直径4.35米,带有10.6吨有效载荷,6月10日与“和平”站刺接。晶体舱有两个对接口,一个对接“暴风雪”,另一个准备与美国航天飞机对接。“和平”站已接纳了三个专用舱(“量子1、-2、-3”),还有两名宇航员乘坐的“联盟TM-9”,复合体总重83吨。“量子-3”与“量子-2”位置是对称的,由站上宇航员协助、莫斯科加里宁格勒载人控制中心操作人员监视而进行对接的。宇航员检查了对接密封情况后,钻进晶体舱内。2名宇航员在站上停留4个月后,原定由“量子-3”运去一个长17米的梯子,出站修复“联盟TM-9”起飞时被震落的防护层,7月29日宇航员乘该飞船返回地面,再发射“联盟TM-10”轮换。但由于出站修复不顺利,又出现其他故障,前苏联声称于8月9日回地面。

“量子-3”用来研究天体物理学、地球物理学、生物学和生物工程,以及微重力下生产半导体材料。“量子-3”宛似一个小空间工厂,它的生产车间由两个加压舱组成,有一台重10吨的生产装置,占60立方米容积。两块太阳翼供电总功率8.5千瓦,通常每天功耗不超过1千瓦。晶体舱内有4台电炉生产合金,4台生产半导体晶体以及制造血清和疫苗。此外,还有紫外望远镜、天体物理光度计以及一架“自然-5”照相机。保加利亚提供微重力下植物培育实验,培养红萝卜和蔬菜。宇航员等待“进步运输船-43”运输物资和必需品。

“和平”站上两名宇航员用“量子-2”的生产设备生产出了10多种半导体晶体。第一次生产了砷化镓单晶(1990年4月23日~5月朋日的220小时),总计297克。这些产品可向卫星提供新的电源光电池。据前苏联称,空间生产的砷化镓晶体产品市场价每千克约350万美元。

晶体舱只有3年寿命。预订1991年发射第四个专用光学实验舱,重20吨,是一个资源勘测舱,舱内装备拍摄地球资源照片的照相机。到1993年对接后完成一个完整的“和平”站复合体,总重103吨。最初前苏联透露,最后一个专用舱是生物医学舱,舱内有化验室、卫生室、宇航员体检室以及外科室,似一个空间医院,还有动物实验室,有两位宇宙医生(一位生物学家,一位内科医生),每3个月轮换一次。

前苏联声称,欢迎各国派宇航员参加它的国际载人空间合作飞行,已有13个国家的宇航员登上“礼炮”站和“和平”站。从1991年开始,原联邦德国、日本电视记者、英国、澳大利亚宇航员相继登上“和平”站(飞行8天收费1000~1200万美元),法国还继续第三次宇航员飞行。

“和平”号空间站是当今世界上最大的、最完善的空间复合体,也是航天技术高度综合利用最高的集中表现,继承了前苏联航天技术的俄罗斯在空间轨道站领域显然居于世界领先地位;目前在轨运行的这座“太空列车”的主要情况,简介如下:

“和平”号空间站这是组合式空间站的核心舱,它总重21吨,长13.13米,最大直径4.2米,站内最多可容纳12名宇航员。由工作舱、过渡舱和非密封舱三部分组成。有6个对接口,空间站前端有5个(1个轴向的,4个侧向的),后端仅有1个轴向的。它是未来组合式永久性空间站的核心舱,或称基础舱。工作舱两侧装有两个大型太阳能电池阵,总面积鼬平方米,总功率比“礼炮7”号大一倍多,达9千瓦,操纵和对接控制系统更为科学、先进,其“航向”对接控制装置可在“和平”号不进行机动的情况下,能自动控制飞船与之对接。站上由7台电子计算机组成的“综合计算系统”,不但可保证自动对接外,还能检验站上所有系统的大部分功能,测出其工作状态数据,一面自动显示在荧光屏上,一面还能自动更换备用机件,提前测出空间站在太空的运行情况。

站上的联合发动机装置、调节温度和供氧系统,遥测电视系统、通信系统等,都更加自动化。操纵可靠、方便自如。还增开了与地面医生、家属的通话专线。整个空间站比“礼炮”号处理的信息量要大二三倍。空间站一般可同时供5~6人工作和居住,站内的大气环境与地球上一样,成分、温度相同,温度一般保持26℃,相对湿度为30%~70%,大气压力为106.66~129.32千帕。上述这些,都有力地保障了“和平”号的长寿命工作。

由于实验设备都装在与其对接的专业舱内,因此,站内宇航员的工作和生活条件大为改观,甚至还为宇航员增设了睡觉和单独活动的单间。“和平”号空间站是由“质子”号运载火箭发射升空的。

“联盟TM”号载人飞船它们是往返运送宇航员的工具,是系列飞船,被称为“太空客车”。飞船全长7.5米,最大直径为2.2米,重约7吨,由返回舱、轨道舱和服务舱组成,可搭载2~3人。返回舱供宇航员人轨、对接、返回时使用,装有控制系统、减震座椅、降落伞系统和软着陆反推发动机。轨道舱是供宇航员进行科技实验、体育锻炼、进餐和休息的密封舱,也可作为气闸舱用,通过它可与“和平”号对接。服务舱是非密封舱,安装飞船的推进系统和姿控装置,供定向交会用。其上装有宇航员逃逸系统,可供飞船发射后2分30秒内使用。还装有两条新的空一地通信线路,可与空间站和地面指挥中心取得联系。该飞船发射后飞行两天就可与“和平”号对接,每艘飞船只能往返使用一次。

“进步”号货运飞船这是专为空间站运送物资的一次性使用的无人货船,人称其为“太空卡车”,是用“联盟”号飞船改装成的。重约7吨,由对接装置、货舱、燃料和加注舱和仪器机组舱组成,其有效载荷为2.3吨,其中1.3吨货物装在货舱内,1吨燃料装在加注舱内。可自主飞行4天,与空间站对接飞行可达两个月。仪器机组舱内装有可供交会和姿控用的推力器,用它可提高自身的轨道,从而延长空间站的寿命。一般在执行两个月任务后,在返回大气层时烧毁。可见,为维持“和平”号正常运行,每年至少要发射6艘“进步”号飞船。

“量子”号天文物理实验专业舱这是当时前苏联和西欧几个国家联合研制的天文观测设施,主要用于对大气层外的天文领域进行广泛考察和其他一系列科学实验工作。它由服务推进舱和天文观测舱两部分组成,总重20.6吨、长13.1米。推进舱用于“量子”号的机动,向“和平”号靠拢、对接后再脱离,这时的天文观测舱只有11吨重、5.8米长,最大直径4.15米。天文观测舱又由实验舱和科学仪器舱组成。实验舱是密封舱,有全套生命保障、控制、操纵和电信、电视、电报等设备,以及两个观察孔和光学观测仪器。科学仪器舱是非密封舱,装有1.5吨观测装置和2.5吨扩展功能用的仪器,这些仪器中有欧空局和原联邦德国提供的分析仪器。

“量子-2”号实验专业舱它使“和平”号有了更先进的观测和实验基地。它由仪器-载荷舱、仪器-科学舱和闸门舱组成,总长12米多,舱内容积6立方米。配备有保证联合体定向的陀螺仪,舱内装有大量实验设备和试验仪器。舱中心还留有自由通行区。该专业舱有两台主发动机,可供校准轨道用,每台推力为3.9千牛;还有两组各为392牛的小型发动机,用以控制对接定向和控制转移对接位置用。该舱的定向发动机与航天站的动力装置结合为一体,统一调度使用。舱内电源系统、空调系统等都与空间站联为一体,以便能为航天本体站补充各种能量。所以又把“量子-2”号叫做“补充装备专业舱”。随着“量子-2”号的上天对接,在“和平”号上为宇航员提供了更好的工作和生活条件。现在,淋浴、盥洗用水都经过专门消毒和净化。为方便宇航员出进舱外活动,专设了闸门舱,设备齐全、先进,大大改善了出进条件。换乘“太空白行车”,就是从这里出去的。舱内还装有许多先进仪器设备,用来进行科学实验。目前,宇航员在站内工作非常繁重,深感人力不足,急需进一步改善条件,建立更新的大型空间站。

“晶体”号实验专业舱它主要用来在太空失重条件下进行生产电子工业所需要的优质半导体材料,进行生物和生物工艺实验等。

“和平”号的卓越贡献

“和平”号上天后,在1990年8月3日前,已接待了长期“住户”7批,短期“零客”4批,除前苏联人外,还有叙利亚人、保加利亚人、阿富汗人、法国人等,进行了大量科学实验工作。例如,几次在舱外排除故障,进行太阳能电池帆板的安装工作,多次到舱外试验新研制的“太空白行车”,到舱外修复“联盟-TM-9”号8块防热层中3块被撕裂开的防热瓦,这是一项极复杂、极艰巨又十分危险的太空操作,又一次创造了在太空抢修飞船和救援宇航员的奇迹。在这期间进行的大量试验工作、侦察工作更是难以计数。同时还创造了长期驻站366天的最新飞行记录。