书城科普读物神奇的太空探险之旅
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第12章 人类与太空握手(3)

1984年1月25日,美国总统里根正式批准建立永久性载人空间站,并要求宇航局在10年内花80亿美元建成。1985年宇航局提出初步方案,1986年底,美国国防部正式向美宇航局提出使用永久空间站的要求,主要是在空间进行有关“战略防御倡议”计划的军事研究,以便全面地试验载人航天的军事潜力。这表明美国的空间站将具有军用和民用的双重目的。

美国将永久性空间站命名为“自由号”空间站,邀请欧洲宇航局、日本和加拿大联合建造。各参与国与美国交换了备忘录,并将工作任务作了一个分工:空间站的实验舱由欧洲国家提供,往返空间站和地球之间的航天飞机上的机械手和建造空间站所需的机械手装置均由加拿大提供,日本则实施实验舱的设计,这样一来,“自由号”空间站就成了一个国际项目。

西欧和日本都没有掌握载人航天技术,他们都想通过与美国合作,尽快掌握各种轨道操作技术,如交会和对接、机器人和维修、装配大型结构等,同时还可使用美国的数据中继卫星系统以及地面测控设施。想得挺美!可是美国不会轻易同意,双方协商来协商去,几度出现僵局。难以达成一致意见。另外,由于技术和经济上的原因,“自由号”空间站的计划一直难以进展。

1992年,美国和俄罗斯(原苏联解体)关系缓和,俄罗斯决定正式参加“自由号”空间站计划。对此,科学家们认为,这样的联合可以充分利用各国已掌握的先进技术,可以缩短施工时间,大约可节约20亿美元的费用。科学家们还认为,这样的联合,不得不说是一次历史的大转折,进一步将有可能实现人类登上火星的愿望。美国政府也表示欢迎俄罗斯的参加。并因此把“自由号”改成了“阿尔法号”,后来又正式公布为“国际宇宙空间站”。

国际宇宙空间站的计划分为三个阶段。第一阶段是美国航天飞机与俄罗斯空间站对接,两国宇航员空中互访。

这项工作非常重要,实质上是一项必备的前期准备工作,因为两个航天器能否在空间对接,是能否解决空间运输的大问题。只有把这个解决好,才能从地面上把宇航员和物资送进空间站,才能确保宇航员去执行空中任务。

1993年这一工作便开始准备,1995年“阿特兰蒂斯号”航天飞机与“和平号”空间站终于首次实施对接。

1995年6月27日,“阿特兰蒂斯号”航天飞机离开美国肯尼迪航天中心39A发射台升空,经过3次轨道机动系统发动机点火,进入与“和平号”空间站相匹配的轨道。6月29日,“阿特兰蒂斯”准备对接,在它的对接系统中,采用的是俄罗斯制造的捕获环,宇航员们都知道,对接难度很大,必须非常严格谨慎,否则不仅对接会成为泡影,还会带来重大的灾难。下午1时,“阿特兰蒂斯号”飞越俄罗斯贝加尔湖东南部上空,指令长吉布逊用无线电通知休斯顿航天中心:“我们已经捕获到‘和平号’。”

接着,任务专家哈鲍将伸出去的捕获环(3.96米长)收进来,使航天飞机与“和平号”紧靠在一起,12个锁销自动拴到“和平号”对接装置的锁钩上,两个庞然大物连成一体,对接成功了!

1995年11月15日,“阿特兰蒂斯号”航天飞机与“和平号”空间站实施了第二次对接,过程更为精确,美国、俄罗斯、加拿大和德国的8名宇航员欢聚一“舱”。

从1996年3月至1997年5月,“阿特兰蒂斯号”与“和平号”又进行了5次成功的对接,分别作了各种实验装置的安装;还对双方的宇航服和使用工具进行了比较,以便改进。

国际宇宙空间站的第一阶段圆满结束,第二阶段随之开始,这一阶段是最为重要的阶段,即多国建造阶段。

空间站的建造方式是在地面上以舱为单元进行制造,然后将一个个单元发射到空间,再在空间进行组装完成。1998年6月,俄罗斯首先用大型“质子号”火箭将一个机能货舱(又称“空间拖船”)送上天,使之进入地球轨道。

“空间拖船”重21吨,外形是一个圆柱体,直径为3.96米,长12.8米。它的前端有一个球形对接壳,上有3个对接口,后端有4个对接口。“空间拖船”的舱内、外共装有38台推力不同、功能各异的火箭发动机。在拖船的外表面呢?装有16个推进剂箱,还有一对太阳能电池板,使用寿命为15年。“空间拖船”身负重任,它要为以后升空的其他舱提供电力、燃料和对地面的通信服务。而且,这些单元舱还要陆续对接在拖船的两端。

“空间拖船”升空后1个月,美国的航天飞机与它会合,由美国制造的“结点1号”固定在它的前端。随后,俄罗斯将一个服务舱发射升空,服务舱内具有一系列的控制环境和保障生命的先进系统,还有舒适的生活区、工作区、厨房和卫生间。这样,1号舱“空间拖船”和服务舱就成功地组成了一个大约36.58米长的空间站。

1999年是国际宇宙空间站太空安装最紧张的一年。俄罗斯的“联盟号”飞船把美国的威廉、俄罗斯的尤里和赛尔凯依3名宇航员送到空间站。他们3个人在空间站居留5个月,进行其他部件的安装,然后乘航天飞机返回地面。5月份,美国的实验舱发射升空,与“空间拖船”对接。8月份,将空气密封装置送上天,与“结点1号”舱对接。11月份,给空间站装配太阳能电池和其他装置。至此这项跨世纪的国际空间站的整体结构已具雏形。

国际空间站总重量约为419吨,设计的使用寿命为10年,全部费用约6000亿美元,可容纳6名宇航员。国际空间站绕地球运转一圈约需90分钟,它能观测到75%的地球表面和90%地球人口的生活区域。

国际宇宙空间站的第三阶段,将是全面进行各种科学实验。

什么是空天飞机

20世纪80年代以来,许多国家正在加紧研制一种比航天飞机更加实用的空天飞机。

什么是空天飞机?空天飞机是一种既能航空又能航天的新型飞行器。它能像普通飞机一样起飞,返回大气层后像飞机一样在机场着陆,它可以自由方便地往返大气层。

空天飞机的时速可以达到1.6万千米,1小时内,就可以把乘客从澳大利亚送到欧洲;从华盛顿到北京只要2小时,你到美国去探亲,早上去,还可以赶回来吃晚饭。

空天飞机还具有重要的军事价值,它是最难以捕捉的间谍机,还可以作为战略轰炸机、战略侦察机和远程截击机使用。

当然,它实际上还是一种新型的空间运输工具,它可以往返于地球和空间站,承担运输任务。

空天飞机还有发射费用低,可重复使用、周转期短等优点。据目前估计,空天飞机的运输费用至少可以降到航天飞机的1/10。用它来发射、维修和回收卫星,不需要庞大、复杂的发射场,也不需要提前准备一两个月。它完成一次任务后,只要一周的维护就能再次起飞。

目前,美国、英国、德国、法国和日本都在研究,这股空天飞机的热也激起了中国航空航天专家的很大兴趣。

空天飞机的设计方案基本上属于单级型和两级型两种形式。

单级型以英国的“霍托尔”为代表。它是一种水平起落的空天飞机,它的尺寸和起飞重量大体上与“协和”型喷气客机差不多。它的特点是采用一种全新的发动机,90年代后,英国又提出了一个“斯凯朗”空天飞机方案,这个方案技术风险小,花钱更少。

日本正在研究的也是一种单级空天飞机,21世纪初试用。

美国也提出单级空天飞机方案,它有-种叫“东方快车”的空天飞机属于民用运输机,可以让人们在21世纪遨游太空。

德国提出的是两级水平起降的“桑格尔”空天飞机。第一级实际相当于一架超音速运输机,第二级是以火箭发动机为动力的飞行器。它可以乘2名宇航员,携带4吨货,也要到21世纪才可试用。

经过这些年的研究分析,专家们认为还有不少关键技术需要攻克,但是有攻克难关的基本条件。预计再过一二十年,空天飞机的设想必会变成现实。

苏联“暴风雪号”航天飞机

1988年11月15日,一个寒风凛冽的早晨,前苏联“暴风雪号”航天飞机首次从位于哈萨克草原的拜科努尔航天中心发射上天,47分钟后进入距地球250千米的预定轨道。在太空遨游3小时,绕地球2圈后,于当天9点25分安全返航,准确降落在原定的跑道上,成功地完成了无人驾驶自动返航和着陆的试验任务。国家电视台对此作了热情的报道。

在此之前,前苏联人一直守口如瓶,默默地秘密研制了十几年。其实早在整个50年代和60年代,前苏联就花了很多时间和资金研制一种小型航天飞机,1958年前苏联国防部在一个25年规划中提出要研制航天飞机,要求可在近地空间飞行,能达到10倍音速以上,高度超过60千米,1960年10月,正当样机将进行载人试验之际,赫鲁晓夫对前苏联国际工业进行改组,结果样机被砍掉了。

1960年,军方搞了个切诺梅工程,又奉命设计航天飞机,要求能拦截和侦察美国卫星,能载多人,能飞行24小时,轨道远地点290千米。1961年和1963年进行了2次无人亚轨道试验。原打算1965年进行载人飞行试验,可是赫鲁晓夫1964年10月下台,勃涅日列夫上台后把计划取消了。小道消息说,赫鲁晓夫的儿子是这个工程的副总设计师。

后采又搞了个“螺旋”工程,计划在飞机的背上发射航天飞机。结果由于运载航天飞机的超音速飞机迟迟生产不出来,又要花钱和美国搞登月竞赛,所以最后放弃了这一工程。

70年代初期,美国公布航天飞机计划后,前苏联非常担心,他们认为美国的航天飞机几分钟就可以飞临莫斯科上空扔炸弹太可怕。1976年2月,政治局秘密决定研制“暴风雪号”来对付美国。

“暴风雪号”工程是由机械制造部领导的,到1986年,参加的研究所和工厂企业多达1500个,科技人员数万名。中间也面临过下马的危险,最终由于对抗美国的需要延续下去。经过千辛万苦,耗资100亿美元,终于研制成功,1988年11月15日顺利地进行了无人驾驶轨道飞行。

“暴风雪号”和普通大型客机差不多大小,外形跟美国航天飞机极为相似。它也有一个大货舱,能将20吨货物送上地球低轨道,将20吨重货物运回地面。它的头部也是一个乘员舱,可乘坐10个人。它的机身也贴了3800块防热瓦来抵御高温。

但是,从性能上来讲,它在某些方面可能比美国的航天飞机优越,它的主发动机不是安装在尾部,而是安装在“能源”火箭上;飞机着陆时,可以用尾部的小型发动机作有动力的机动飞行,安全准确地降落,万一第一次着陆不成功,还可以拉起来再着陆。这样就安全多了;它在大气层滑行时,可以像普通飞机一样控制自如,它还备有减速制动伞,可以使飞机在较短距离内停下来。

还有,把“暴风雪号”发射上天的“能源号”运载火箭是当今世界上推力最大的,它和“土星5号”的推力相近。但是却可以回收和重复使用,发射航天飞机只需两级火箭,如果加上第三级,它可以把18吨重的卫星送上天,把32吨重的飞船送上月球,还可以把28吨重的飞船推向火星轨道。

“暴风雪号”万事俱备,只差一步就完成了载人飞行。可是没想到前苏联政局动荡,经济困难,1991年前苏联军方停止拨款,1993年6月30日,“暴风雪号”终于因为缺少叶利钦政府的资金支持而被迫弃。300亿美元的研制费付之东流,技术专家们自谋生路。最凄凉的是莫斯科高尔基文化公园,由宇航员季托夫(读者可能还记得他,他是“东方2号”的老牌宇航员呢!)开的合资公司,里面摆着一架“暴风雪号”的复制品,游客们可以花钱到货舱里过过“太空”瘾,还可以吃到真正的太空食品。

前苏联曾计划要再造几架航天飞机,进行载人飞行,还要与“和平号”空间站对接,前苏联解体后,俄罗斯的政客们像走马灯一样地上台下台,实施这些计划恐怕是有心无力,只能延期了。

1995年6月29日至7月4日,美国的“阿特兰蒂斯号”航天飞机与俄罗斯“和平号”空间站实行了历史性对接,共同飞行了5天。联合进行了科学试验,美、俄两国总统克林顿和叶利钦互致祝贺。此时此刻,在俄罗斯图波列夫设计局的仓库里,正躺着那艘孤单单的“暴风雪号”!