书城科普读物神奇的太空探险之旅
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第10章 人类与太空握手(1)

前苏联首次发射空间站

什么叫空间站呢?通俗地说就是天上的“活动房子”。它可以供人长期居住,也可以用于短期巡访。房子里面配备了许多必备的设备,能够保证科学家和宇航员正常地生活和工作。它在地球轨道上可以运行几年甚至几十年,然后再坠入大气层燃毁。平时,它依靠飞船或航天飞机运送补给货物,接送宇航员和科学家。

前苏联是世界上第一个发射空间站的国家,登月计划流产以后,前苏联从实用利益出发,转向追求在地球轨道上建立空间站。

空间站的计划有名种各样的设想,空间站上可以有若干名科学家、技术人员长期逗留。他们可以从宇宙空间观察地球,进行天文学、天体物理学等方面的观测工作,他们直接观测云,气象预报会更加准确;观测海洋,甚至可以把鱼群的位置直接通报给渔船。

空间站装备有高性能的红外测定器,可以计量到地面的红外线,根据它的强弱可以判定地下的矿藏、水源和考古文物。

还考虑到在空间站建立工厂。利用空间的真空和失重状态可以生产许多地面无法制造的特种材料和药品。此外,还可以进行各种空间科学试验和进行军事侦察。

空间站还有一个重要的任务,为行星探索服务。成为前往其他星球的“太空中转站”。登上月球以后,人类的下一步目标将要登上火星、土星、飞出太阳系,举个例子,如果要到火星去,从地面发射探测器,要花几十亿美元。假如把探测器和设备先运到空间站装配,再向火星发射,费用就可以大大削减。另外,宇航员在空间站长期生活,可以锻炼他们的适应性,为以后的载人行星航行和向太空移民做准备。

1971年4月19日,前苏联发射了人类第一个空间站“礼炮1号”。

“礼炮1号”重约19吨,长16米左右,最大直径4米多。有工作舱、过渡舱和服务舱3个部分,只有一个接口,条件比较简陋。

1971年4月23日,前苏联又发射了“联盟10号”飞船和“礼炮号”对接。飞船上有3名宇航员:船长沙达洛夫,飞行技师谢也夫,实验技师鲁卡维士尼科夫。“联盟10号”飞行了47小时46分钟后返回地球。这次飞行对接没有成功,据说是因为对接时,舱门没有打开,宇航员没能进入:“礼炮号”。

6月6日,发射“联盟11号”再次去和“礼炮号”对接。这次的3位宇航员是船长多勃罗瓦里斯基、飞行技师沃尔科夫、实验技师巴察耶夫。6月7日,飞船和空间站顺利对接,3人移乘“礼炮号”。

对接后的“礼炮号”里比较宽敞,宇航员们在里面进行了一系列的实验逗留了23天,然后,关闭了空间站系统,返回“联盟11号”。接着,飞船和空间站脱离,随之漂移一段时间后,缓缓驶离。30日1时35分,船长点燃了制动火箭,飞船再入大气层,成功返航的希望就在眼前。这次航天将会创下多项记录:第一次实现3人同时航天;第一次进入空间站;当时在太空逗留的时间最长。他们将会成为英雄受到祖国和人民热烈的欢迎。

可是,飞船在大气层中按预定计划分离为三部分以后,宇航员和地面的无线电通讯突然中断。后来,飞船顺利地打开降落伞,在预定地点着陆。可是,当回收部队赶到,打开舱门一看,3位宇航员坐在椅子中,已经死了。回收队员们全都泪流满面,几小时以后,全国都沉浸在悲痛中。

据后来的调查报告说:飞船的舱门出现缝隙,45秒钟内里面的空气就完全跑光,3名宇航员因失压死亡。另有小道消息指出:“联盟11号”原先设计只有两个座位,因前苏联要和美国争创3人航天的纪录,硬在2个座位的座舱里塞下第三个座位,宇航员们只好穿着普通的毛纺制品,无法穿20多层的宇航服,结果出现意外无法自救,酿成了一场大悲剧。

由于这个大事故,前苏联的空间站计划大幅度推迟,差不多用了2年时间改进和提高飞船的性能,把三人座改成了两人座。到1973年4月3日才重新发射了“礼炮2号”,结果失败了。

从1974年到1976年,前苏联又连续发射了“礼炮3号”、“礼炮4号”和“礼炮5号”。通常把这一系列看成是前苏联的第一代空间站。它们的规模简陋、居住空间小,设备简单,只有一个对接口,飞船每次都要带足给养。虽然有这些缺陷,但前苏联在天上居住、工作和安排设施方面都积累了大量的经验。

1977年9月,前苏联发射了“礼炮6号”,这是前苏联的第二代空间站。具有两个对接口,可以同时停靠两只飞船。1982年“礼炮7号”替代了6号。“礼炮6号”和“礼炮7号”加起来,有11名长住乘客,有15名访问乘员,其中有19名外国宇航员,前苏联人称这为“国际合作计划”。同时还创下了在空间站最长的工作记录237天。并且首次实现了在“礼炮7号”与“和平号”两座空间站之间旅行。

逗留太空一整年

1986年2月20日,前苏联发射了“和平号”空间站,这是前苏联的第三代空间站。

“和平号”空间站全长约13米,重21吨。最前端是一个球形对接舱,有5个对接口。中间两段是过渡舱和工作舱。尾部是不密封的推进舱,也有一个对接口。这6个对接口,可以同时对接6艘宇宙飞船,构成组合式的永久性空间站。

与过去的“礼炮号”空间站相比,“和平号”上的设备条件好多了。

“礼炮号”上只有一台计算机,“和平号”上有8台,可以自动管理各种设备和工作系统,还可以帮宇航员干很多烦人的“家务”活。

“和平号”就像家里一样的舒适。生活区域装备轻巧,每一位宇航员都有一个小单间,里面桌、椅、文件柜什么的一应俱全,还配有一个小睡袋,一个小窗。厨房、淋浴设备和运动器械都有,这样的环境可以提高工作效率。

“和平号”还能够通过数据中继卫星同地面保持联络。“礼炮号”可以与地面通讯15~20分钟,“和平号”可以达到40分钟。宇航员们在茫茫太空中通过它与地面的家人、朋友和同事联络、谈心。

还有一个小小的改进,显露出设计者的匠心。“和平号”的四壁都开了一些弦窗,好让宇航员随时眺望美丽的地球。

1987年4月23日,“和平号”空间站“量子号”天体物理实验舱,“进步29号”货船和“联盟TM-2号”飞船4个航天器在空间实现对接,多个舱体对接在一起联合飞行的景象无比壮观,这一壮举是前苏联人在航天史上创下的又一个第一。

1987年12月23日,“联盟TM-4号”飞船与“和平号”对接。季托夫、马纳罗夫和列夫钦科3人进入空间站。6天以后,列夫钦科和另外2名宇航员乘飞船返回地面。季托夫、马纳罗夫在空间站里先后接待了9名宇航员,进行了20多项科学实验。例如,观察到棉花种子在空间生长结果,棉花纤维比地面上的棉花纤维要长一倍多。还勘测了阿富汗领土上的石油、天然气等矿产资源的分布状况。

季、马二人还两次走出舱外进行工作。第一次为“和平号”安装了第三块太阳能电池翼板,增加电力供应。第二次在舱外工作了4小时12分钟。

12月21日,季托夫、马纳罗夫和一位法国宇航员一起乘坐“联盟TM-6号”飞船返回地面,创下了新的航天记录,在太空逗留了整整366天。

前苏联的“和平号”空间站是苏联人的骄傲,它在技术上比所有的国家都领先。可是,由于目前俄罗斯的政局不稳,经济困难。俄罗斯政府宣布:“和平号”空间站每年需要的1.2亿美元,难以为继,如果再找不到资金提供者,那么“和平号”将结束它的使命。

美国天空实验室空间站

美国发射的第一个空间站命名为“天空实验室”。它的使命是在绕地球的卫星轨道上飞行,进行各种科学实验。

美国人登上月球之后,有一个综合计划,空间站、载人月球基地、火星探测、航天飞机,样样都想搞,结果由于“阿波罗计划”花了不少钱,又在打越南战争,国库告紧。宇航局被迫选择优先发展航天飞机。

前苏联的“礼炮号”上天后,美国人又着急了。赶快利用“阿波罗”登月计划的剩余设备,于1973年5月14日发射了临时性的空间站--“天空试验室”。

“天空实验室”是用“土星5号”火箭改装的。为了送“阿波罗”飞船登月,“土星5号”造的有25层楼那么高,共有三级。但是,把小型空间站送到地球轨道,只要第一、二级就够了。专家们就把第三级火箭改成了“天空实验室”,直径6.6米,长17.8米,重量是88吨。

美国的“天空实验室”条件显然要比前苏联的第一代空间站“礼炮号”要好一点。它有作业室兼实验室,还有食堂、寝室、厕所等。作业室有空气调节装置,还有“自行车”。食堂里有电热装置,可以加热宇宙食品。寝室里的床是吊式的,上面有根布带把宇航员捆在床上,否则宇航员会飘浮起来。厕所里安装的是“气洗便池”。

“天空实验室”虽属小型的空间站,但它的尖端部分装有“多重对接装置”的圆筒,可以同时对接多艘“阿波罗”飞船。

“天空实验室”1973年5月14日从肯尼迪航天中心用“土星5号”火箭发射,10分钟后进入预定轨道。可是不久就发生了故障,先是外层的防护罩被撕掉,接着它两侧的翼形太阳能电池板一个提前张开后烧毁,另一个没打开,所以预定在5月14日的载人发射,延期了10天。

1973年5月28日,康拉德、克尔文和维兹3人乘坐“阿波罗”飞船升空,去追赶“天空实验室”,25日深夜与空间站对接。3人移乘“天空实验室”成为第一批进站的宇航员。克尔文是名医学博士,而康拉德是位经验丰富的老宇航员,他曾两次驾驶“双子星座号”飞船,是第三个在月球上散步的人。他们首先设法展开了剩下的一个太阳能电池板,还为空间站盖上了防热布。然后,他们做了医学实验等,拍摄了3万多张太阳观测照片和几千张地球观测照片。他们在空间站待了28天后返回地面。

第二批宇航员是7月28日进站的,逗留了59天,出舱活动近14小时,做了蜘蛛在失重状态下结网以及其他科学实验,据说观测蜘蛛如何在天上结网的计划是美国中学生提出的。

第三批宇航员是11月16日上天的,在空间站逗留了84天,出舱活动22小时,这两项纪录在当时都很不了起。

“天空实验室”原计划用航天飞机把它推入更高轨道,延长它的寿命。可是航天飞机迟迟没有上天,它的轨道逐渐降低,于1979年7月11日进入大气层烧毁。它在宇宙空间运行了2249天,绕地球运行了34981周,航程达14亿多千米。

“天空实验室”的活动在天文学、地学、生物医学、技术工艺等方面都取得了丰硕的成果。宇航员们还获得了40000多张照片和大约72000米长的磁带,上面全是数据资料。

“天空实验室”还做了各种科学实验,并且还证明了人能够在空间生活相当长的时间。有趣的是,第三批宇航员到天上后都长高了5厘米,脊柱变长了,返回地面4天后又恢复到原来的高度。

英国的天文学家安德堡说:“天空实验室”所获得的科学成就确是惊人的。美国前宇航局长弗莱则评论说:“它把空间活动从令人惊魄的壮举变成几乎是司空见惯的业务性日常工作。”它为从60年代的登月到80年代、90年代利用空间站造福人类有次序地过渡作出了贡献。

美、苏飞船太空对接

1975年7月18日,美国的“阿波罗”宇宙飞船和前苏联的“联盟19号”飞船在大西洋上空实现了对接,两国的宇航员在太空第一次实现了真正的握手。

让我们来了解一下这一创举的背景:1961年4月12日,27岁的加加林乘坐“东方号”飞船,用了1小时48分环绕地球一周,成为第一个进入太空的人。

在这之后的几年里,前苏联一直保持着领先的地位。受了刺激丢了面子的美国,奋起直迫,花了几百亿美元搞“阿波罗计划”,到60年代中期情况有了根本的改变,1969年“阿波罗11号”成功地登上月球,终于奠定了航天大国的地位。这时,两国可算是势均力敌,美国似乎还稍占优势。

但是,从“阿波罗11号”登月以后,由于国库告紧,美国宇航局的一连串空间开发计划失去支持,像兔子一样向前冲击的美国,这时只好停下休息一会儿。

前苏联原想着在登月上再创第一,可是总设计师科罗廖夫不幸去世,“N-1”火箭屡屡爆炸,登月成了一场梦,眼睁睁看着美国人扬眉吐气。前苏联人放弃登月,默默地实行“空间站”计划。

此时的美、苏两国,在航天领域的竞赛暂时趋于缓和,不见了“箭影火光”。为了打一次政治牌,双方决定搞一次太空合作。

1970年10月28日,美国宇航局和前苏联科学院缔结了一个“宇宙开发合作协定”。协定规定两国设计飞船和空间站时要统一规格,以便两国的飞船可以会合、对接。1972年5月24日,两国决定于1976年实现“阿波罗”和“联盟号”对接飞行。

这个计划后来提前实行。1975年7月15日,前苏联的“联盟19号”发射升空,7小时以后,“阿波罗”也从美国发射入轨。7月18日两艘飞船在大西洋上空会合,开始对接。对接很顺利,“联盟号”上的宇航员列阿诺夫和古巴索夫打开舱门,伸出手和“阿波罗”飞船上的斯莱顿、斯塔福德、布兰德握手。这一历史画面传向地面,两国曾大肆宣传,说成是国际形势“缓和”的标志。

两艘飞船对接飞行了16小时47分钟,然后各自飞行,“联盟19号”飞行了142小时31分钟,在前苏联着陆。“阿波罗”号飞行了217个小时,在南太平洋上溅落。

在这次联合飞行中,除了宇航员互访外,双方还共同完成了35项科学实验,其中人造月食,紫外线辐射吸收,多用途熔炉,辐射失重对真菌的培养和影响,宇航员对微生物的免疫力五项属于联合实验。

这次太空对接成功,是航天史上的奇迹之一,它的意义当然不仅是在打政治牌,如果哪一方的飞船发生了故障,另一方的飞船可以就近去实行对接营救,这就为宇航员们带来了福音。不过,美、苏两国在“太空握手”之后,又互相抱怨,说是在先进技术交流中自己一方吃了亏。到底谁吃了亏,那就只有“天”知道了。

美国第一架航天飞机

自美、苏两国“太空握手”之后,整个70年代,美国都没有再搞载人太空飞行,而是集中精力研制航天飞机。

1969年4月,美国宇航局正式成立了“航天飞机工作组”。1969年7月,航天飞机工作组确定了航天飞机的六项使命:空间站的勤务支援;投放和回收卫星,维修卫星;运输推进剂;向空间运送推进剂和有效载荷;短时间的轨道飞行任务。1972年1月,当时美国总统尼克松宣布白宫大力支持航天飞机的研制计划。1976年航天飞机进入紧张的总装试验阶段,1981年4月首次试飞成功,震动了全世界。在世界范围内又一次掀起了“空间热”。

那么,美国为什么要优先研制航天飞机?它是个什么样子?它具有怎样的结构?有什么作用呢?让我们先来了解一下。