1973年5月美国成功发射“天空实验室”空间站。“天空实验室”由轨道工场、太阳望远镜、气闸舱、多用途对接舱和阿波罗飞船组成。发射后,“天空实验室”出现故障,又发射阿波罗飞船,把3名宇航员送入“天空实验室”排除了故障。1973—1974年,用阿波罗飞船向“天空实验室”先后运送了3批宇航员,在站上工作最长时间为84天。宇航员们对太阳、地球和众多星体进行了观测和拍摄,研究长期失重条件下人体的反应和工作能力,并在空间站上做了100多项涉及多学科的实验。1979年11月“天空实验室”坠毁。
“礼炮1号”至“礼炮5号”同美国的“天空实验室”均为第一代探索空间站发展途径及技术的试验性空间站,它解决了一系列技术问题,证明在太空也有必要把生活、工作的空间及运输工具分开,避免相互间干扰和制约;人可以在空间站长时间生活、工作;用运输工具与空间站交会对接轮换宇航员、补给物资,使空间站长寿命及高效利用。
(2)第二代空间站
1977年9月至1982年4月,前苏联发射的“礼炮6号”和“礼炮7号”为第二代空间站。第一代空间站是单一用途的,而第二代空间站是军、民综合应用型的,并且不再是一个对接口,工作舱轴向上有两个对接口,可同时对接两艘飞船。如“礼炮6号”空间站,前边的对接舱与载人飞船对接,供宇航员出入空间站用;后面的对接舱与货运飞船对接,供宇航员装卸物资用(此对接口也可对接载人飞船)。这样就从轨道上的两体组合发展到三体组合,比如“联盟”号、“联盟T”号飞船既是空间站的载人运输船,对接后又是空间站组合体的一部分。
第二代空间站把运输飞船分为载人与运货两种。为此研制了无人自动驾驶的“进步”号货运飞船(卸货后脱离空间站,进入大气层烧毁),增加了货运量,它为空间站运送空气、燃料、设备、材料和生活物资,另外还给宇航员们带去家信、报刊和邮包等,也能使宇航员经常改换一下口味。总之,这时的空间站为宇航员创造了舒适的生活环境及良好的工作条件,进一步解决了在轨道上扩大空间站规模和功能、人货分流等技术问题。
“礼炮6”号在轨道上工作了5年,先后轮换了16组33名宇航员,其中5个为基本组,全部为前苏联宇航员,他们较长时间工作在空间站上。其他为拜访组,他们在站时间短,有的是其他国家宇航员,带有自己的或合作的研究项目;有的纯粹是对长期在站人员进行慰问;再就是轮换载人飞船,以便总有一状态完好的载人飞船对接在空间站上备用。如乘“联盟27号”飞船的拜访组返回时就乘坐已在站人员来时乘的“联盟26号”飞船,而将“联盟27号”留在站上。
第二代空间站上的科研设备也较先进,宇航员们在站上进行了大量的医学生物学实验、试验制取合金及半导体新材料、宇宙射线研究、天文和地理观察等等科学研究和工艺实验,并对空间站进行维修及出舱作业,还从空间站上发射了小型人造地球卫星,创造了人在太空连续生活237天的记录,诞生了世界上第一名太空舱外作业的女宇航员。
(3)第三代空间站
1986年2月20日前苏联发射的“和平”号为第三代空间站。以核心舱为基础,可以同时与多艘航天器对接,构成一个大型的组合式空间站。它比第二代空间站多了4个周向对接口,有6个对接口,可以对接“联盟T”号或“联盟TM”号载人飞船、航天飞机,“进步”号货运飞船和5个专用科学舱,这些专用舱有一至多个对接口可与核心舱、载人或货运飞船对接。这5个专用舱是后来根据需要陆续发射的。
“和平”号空间站是世界上第一个采用模块式设计、分阶段建成的多用途永久性的载人空间站,是至今为止唯一的、长期的、可变功能的第三代空间站,现在仍在轨道上运行着。“和平”号空间站核心舱自发射后,到1999年8月26日为止,已经围绕地球飞行了7.7万圈,而且几乎就没有断过宇航员,截止到1999年8月已有100名宇航员和科学家到“和平”号空间站进行各项科学研究,他们进行了基本粒子和宇宙射线的探测、天文观测、地球资源考察、生命科学实验、生物品和药品制备及试验和空间材料制备等等,并创造了人类在空间站上连续工作生活437天的记录。
“和平”号在轨道上运行的时间已超过设计寿命,由于不能运回地球修理,俄罗斯宇航员们大部分时间用来维修空间站,更换故障部件。要维持“和平”号空间站长期运行,必须定期补充维持它运行的燃料、氧气和各种物资。由于俄罗斯航天计划面临严重的经费短缺难题,如果找不到支持它继续运行的资金,“和平”号将被迫提前报废。
1995年6月美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机与“和平”号空间站首次对接成功,两个曾经互相敌对国家的10名宇航员此时却友好地生活工作在空间站上,他们除了向空间站卸下补养外,还进行了科学实验。这次历史性的对接飞行也拉开了举世瞩目的“阿尔法”国际空间站建造工程的序幕。
国际空间站主体由美国“自由”号空间站(因各种原因没有发射)与前苏联“和平2”号空间站组成,再加上日本、欧洲和加拿大等十几个国家所承担的实验舱、加压舱、服务中心、哥伦布实验室及部件,组成一个大型组合式空间站,1998年11月已经开始组装,工程预计耗资600多亿美元。依据设计,空间站长108米,宽88米,如果太阳能光板全部展开,空间站的面积将有两个足球场大,比“和平”号空间站大5倍。10多个太空舱及实验室,生活空间也很大,可同时容纳7名宇航员。原计划完成后的国际空间站将代替即将退役的“和平”号空间站,成为一座新的太空科学实验和研究基地,为人类提供一个空间资源开发和利用的极佳场所。
奇妙的太空生活
由于空间站有更大的活动空间,因此可以安装更多的科学仪器,宇航员也有了更舒适、方便的生活环境。空间站的生活区有冰箱、“床”和沐浴装置等等,室内布置也同地面一样,地板、天花板及周围墙壁色调柔和,并漆成不同颜色,以便宇航员有一定参考系。还设有方便的工作台,带有全套通信和数据处理系统、电视、音响等,宇航员可以用计算机写信,由站上的无线电装置传送给地面控制人员,再由他们通过电子邮件(E-mail)传到应送达的地方,或者通过双向电视,与亲人们见面、会谈。
空间站上密封舱是智能化的,有自动调节温度、湿度、气压以及空气成分的功能,因此里面的气压、温度与地面上相似,这样宇航员们就不再需要穿上笨拙的舱外宇航服(当然出舱作业、行走,以及进行空间站组装时还要穿舱外宇航服)。密封舱还能使空气不断流动,也能对废气、废水重新处理。在太空中一会儿阳光灿烂,一会儿漆黑一片,所以宇航员们以日出日落为一天的生活节律被打乱,为此空间站模拟了昼夜、季节变化,使他们同在地面上一样采用24小时作息制度。睡觉时,把“床”——睡袋的上部挂在天花板上,下部系在地板上,以免睡觉时飘走。由于处于失重状态,所以头冲天花板或地板睡都一样。
在太空中洗澡不像在地面上那样容易,准备工作就需要很长时间。因水在太空中不能像地面上那样自上而下地流出,所以要上面给予压力,下面安装吸管,用抽气机将浴罩内的水往下抽,由此形成自上而下的喷淋效果。另外,人的双脚要套在固定于地面的限动装置上,以免身体在空中飘浮。还要戴呼吸罩和护目镜,因为失重状态下水会呛人或使人溺死。
空间站为宇航员准备了丰富的食品和饮料,来确保他们的身体健康。他们不用再像挤牙膏似的将食物挤入口中(早期宇航食品是这样),食物类似地面上的食品,有脱水食品、软包装罐装食品和新鲜食品,餐桌的托盘带有凹槽,它们下面有加热器,可以加热肉虾类食品。托盘带有磁性,可以吸住刀、叉、勺等餐具,人用餐时也要把双脚套在限动装置上,并用横杆挡住大腿。当然饮料是装在特制的容器内。嚼东西时一定不要张嘴,否则食物会从口中飞出来。
厕所是特制的,排泄物要收集起来,烘干或冷冻贮存好,以便带回地球进行分析研究人在太空的新陈代谢情况。
为了防止人长期处于失重状态下肌肉松弛、心血管功能减退、脱钙脱磷增加等,每天宇航员都要进行锻炼。所以,空间站上还装有综合健身器和自行车练功器等,帮助宇航员增强心血管系统功能,消除疲劳。
相信如果你有幸进入空间站亲身经历一番,一定终身难忘这种奇特美妙的生活。
“挑战者”号航天飞机的悲剧
航天飞机是一种新型空间运载工具。过去发射的宇宙飞船及运载火箭通常只能使用一次,而航天飞机可以反复使用多次,且体积大,这就大大降低了航天费用,具有广泛的军事和民用用途。航天飞机与民航飞机大小相仿,有机翼,带有两个固体火箭助推器和推进剂外贮箱,它垂直起飞,具有在指定机场上着陆的能力。航天飞机主要担负将宇航员、货物和空间实验室送入空间轨道或空间站进行实验、太空维修。比如宇航员在空间将有故障卫星、哈勃太空望远镜的部件拖进航天飞机进行修复后再重新送回轨道上,或者宇航员出舱进入太空,完成维修、安装任务。
美国建造的第一架可重复使用的航天飞机是“哥伦比亚”号,它1981年4月12日首次载人航天飞行成功。美国“挑战者”号航天飞机是世界上第二架航天飞机,从1983年4月开始首次飞行到1986年1月28日升空爆炸为止,共使用了10次,进行了多项军、民用科学实验,发射了多颗各种卫星并胜利返回。
参加“挑战者”号第10次飞行的宇航员有7名,其中2名为女性,他们来自不同的种族,有着不同的经历,每个成员各自肩负着自己伟大而神圣的职责,他们中间既有参加过“挑战者”号首航或其他航天飞机飞行的宇航员,也有非专职宇航员的特邀专家,如克里斯塔·麦考利夫(1949—1986年)是其中之一。
麦考利夫是新罕布什尔州康科德市的一名中学教师。她出生于波士顿,少女时代,她就十分崇拜宇航员,收集他们的相片及有关资料。大学毕业后,麦考利夫当上中学老师,从事历史、法律等多科教学工作。1984年8月美国总统签署了一道命令,在全国所有中小学中挑选一名最优秀的教师,作为航天史上的第一位普通公民乘客。麦考利夫经过严格测试、筛选,一路过关斩将,最终从1.1万名申请者中选出,成为美国第一位平民航天员,一名太空教师。
“挑战者”号这次预定的飞行任务之一是进行航天教学和一些基础课课堂实验。因此,麦考利夫将在太空中为中学生们讲授一节有关太空知识的课,她为此做了充分、精心的准备。
另一名女航天员是朱迪思·雷斯尼克博士,她曾参加过1984年8月“发现”号航天飞机的首次飞行。雷斯尼克出生于俄亥俄州,1978年成为宇航员,是世界上第一位取得航天飞机宇航员资格的女宇航员。
1986年1月28日,美国东部时间11时38分,“挑战者”号航天飞机从肯尼迪航天中心点火起飞。当时气温在-5℃,发射架上挂有冰柱,数以万计的观众冒着严寒坐在发射场观看航天飞机发射,而更多的人是守候在电视机旁。
52秒,地面控制台的显示屏上显示一切参数均正常。
59秒82,从航天飞机右侧固体助推器下部,突然冒出一股烟雾遮住了外挂燃料箱底部。
70秒,一个橙色小火球从燃料箱底部喷出,接着又出现了稍大的橙色火球。
73秒,一声巨响,“挑战者”号爆炸,航天飞机的碎片燃着熊熊烈火像雨点似的纷纷坠入大西洋,机上7名宇航员全部遇难。
两枚被推开的固体燃料助推器仍拖着白色烟柱继续飞行,为了防止它们落到人口稠密区,航天中心的操作人员启动了自爆装置将它们引爆。
现场观众及电视观众亲眼目睹了这一惨剧的全部过程,人们被这爆炸的景象震惊。麦考利夫任教中学的数百名学生当时正聚集在学校自助食堂内,从电视上观看发射转播,开始时他们兴奋地大声欢呼,而在惊悉飞机爆炸后都失声痛哭。一位老师迅速关闭电视,学生们很快被带回教室,由家长一一领回家。“挑战者”号空难所引起的悲痛是全国性的,也震惊了全世界,各国新闻媒体都对这一事件进行了报道,向7名遇难者表示深深的哀悼。事件发生的第二天时任中国国家主席李先念(1909—1992年)致电美国总统,对此表示哀悼。
7名遇难者如今长眠在美国首都华盛顿附近的阿灵顿国家公墓内。
“挑战者”号航天飞机失事是人类航天史上最大的灾难,其教训十分惨痛。美政府专门成立了一个调查委员会调查失事原因。从调查结果看,造成这次空难的主要技术原因是航天飞机右侧固体火箭助推器与航天飞机间的连接器装配接头处存在设计上缺陷和气温过低导致密封圈失效的缘故,火焰从密封圈缝隙处喷出,吞没了外储燃料箱,引起瞬间爆炸。在以往的飞行中,连接器多次出现裂缝,但每次都是临时解决一下,并未给予充分重视和彻底解决。“挑战者”号爆炸发射前一天,制造固体火箭助推器的美国某公司两名工程师认为气温太低,接口处裂缝会更大,点火后凶多吉少,坚决反对发射,但美国宇航局官员却否决了这一意见。从而造成了“挑战者”号失事的惨痛悲剧,美国航天飞机为此停飞2年8个月。
2003年2月1日,“哥伦比亚”号航天飞机在预定着陆时间前在得克萨斯州上空解体燃烧,飞船、上的七名宇航员全部遇难。这一事件不仅对美国民众产生心理影响而且延缓了美国的各项航天计划。