云顶娱乐官网下载:空间站坠毁18周年祭,世界科

作者: 云顶娱乐官网下载  发布:2019-08-05

  天空实验室

2001年3月23日,俄罗斯的“和平号”空间站在历经15年的运行 之后,荣归故里,坠落南太平洋海域。“和平号”空间站是20世纪质量最大、载人最多、寿命最长和技术最为先进的航天器,为人类的航天事业作出了重大贡献,是航天史上的 重要里程碑。

  将神话变成现实,是人类的执著追求,飞行理想的实现,是人类通过千百万年的不断探索和实践获得的。征服宇宙空间的火,应该说是我们伟大的中华民族点燃的。

从载人航天说起

  “地球是人类的摇篮,但人类不能永远地呆在摇蓝里。”这是前苏联星际航行理论的伟大奠基人——齐奥尔科夫斯基具有远见卓识的著名预言。人类是万物之灵,经过了千百万年的锻炼,已经在摇篮里成熟,今天是走出摇篮的时候了。1961年4月12日,前苏联首次发射了东方1号载人飞船,飞船进入宇宙空间,在远离地球上空200~300千米的地球轨道上,绕地球飞行了近2小时。驾驶飞船的加加林航天员,成为征服宇宙空间的开创者。此后于1960年7月,美国人阿姆斯特朗及其同伴,驾驶着阿波罗号飞船成功地向月球飞去,并将登月舱降落在月球上,人类第一次踏上了月球。这样,人类的活动领域就由陆地、海洋扩大到宇宙空间。迄今,人类已有200多人进入太空中工作和生活过,今后人数必将愈来愈多。人类在宇宙空间生活和工作的时间,也由最初的几个小时到长达一年(365天)之久。人在宇宙空间的生活是十分有趣的,而人在太空的工作成果——工业产品的开发制造、科学实验等更具有划时代的意义。

太空是地球大气层之外,距地球表面100 km以上的区域。如果 把陆地、海洋和大气层分别称为人类的第一、第二和第三环境,那么太空就是人类尚待开发的第四环境。太空浩瀚无垠,蕴含着独特而丰富的自然资源,如高远位置资源,高真空和超洁净环境资源,微重力环境资源,太阳能资源,月球矿物资 源,等等。自1957年第一颗人造地球卫星上天以来,已有4000颗以上的无 人航天器遨游太空,为人类认识和了解自然提供了大量的信息。但是,人类要进一步开发利用太空资源,必须有人的直接参加。

  美国和前苏联的空间站

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  人类并不满足在天空作匆匆的游客,他们需要在太空中开辟更大的生活和工作的场所。传统的载人飞船空间狭窄,只能挤进3个人,没有多大活动余地,而且生活物资无法带多,不能满足长期生活的需要。于是人们设想建造一种更大的宇宙飞船,装上更多的生活用品和工作设备,在轨道上长期运行,人们可以在里面进行科学实验、进行养殖种植、进行工业生产,于是一种大型空间站应运而生。

1.载人飞船为我“添翼”

  “礼炮”号空间站是前苏联的第一个载人空间站系列。前苏联从1971年4月19日至1983年底,共发射了7个“礼炮”号空间站。它由对接舱、轨道舱和服务舱三个部分组成,总长约14米,约18吨重。对接舱有一个供

人类本身进人太空,始于1961年的加加林。这种能进入太空的 “特殊人”称为航天员。航天员进入太空,可以有两种运载工具:载人飞船和航天飞机。载人飞船是借助于运载火箭发射进入太空的航天器,它绕地球轨道运行或进行机动飞行。飞船内有适合人工作和生活的人造环境。任务完成后,飞船的一部分返回大气层,用降落伞和缓冲装置实现软着陆。载人飞船按其飞行任务的不同,分为卫星式载人飞船、登月载人飞 船和行星际载人飞船。

  “联盟”号飞船对接的舱口,宇航员由此舱口进入空间站。轨道舱由直径各为3米和4米的两个圆筒组成,它是宇航员工作、吃饭、休息和睡觉的地方,舱内气候保持与地面相同。服务舱内装机动变轨发动机和推进剂。“礼炮”号空间站一般在离地面200~250公里高的轨道上运行。前苏联宇航员在“礼炮”号空间站中生活时间最长的,达到236天22小时50分钟,约等于237天。

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  “礼炮”号空间站的主要任务,是完成天体物理学、航天医学、生物学等方面的研究项目,考察地球自然资源和进行长期失重条件下的技术试验。

卫星式载人飞船通常简称为载人飞船,它在离地面几百千米的近地轨道上飞行,飞行速度超过第一宇宙速度(7. 9 km/s)。登月载人飞 船和行星际载人飞船的飞行速度均达到第二宇宙速度(11. 2 km/s)。 卫星式载人飞船和登月载人飞船早已研制、发射成功并投人实际应用。 行星际载人飞船正处于研制阶段,如SPACEX火星载人飞船预期于2021至2022年发射。

  “礼炮”1号空间站1971年4月19日发射升空。入轨后,相继的“联盟”10号和11号两艘飞船上天与它对接飞行,每艘飞船各载3名宇航员,共在站上停留26天,开展了科学考察活动。“礼炮”1号仅在太空中运行了6个月,10月11日在太平洋上空坠落。

载人飞船与人造地球卫星虽然是两种不同的航天器,但由于载人飞船是在人造地球卫星的基础上发展起来的,所以它们之间有许多相同之处。载人飞船与人造地球卫星都是绕地球轨道运行的一次性使用的航天器。载人飞船上的许多系统,如结构系统、姿态控制系统、电源系统、温度控制系统等,基本上与人造地球卫星相同或者是人造地球卫星技术的延伸。载人飞船的结构比卫星复杂得多,特别是载人飞船上 有环境控制与生命保障系统、逃逸救生系统、船内照明系统及交会对接 系统。这些系统都是载人飞船所特有的。

  “礼炮”2号空间站1973年4月3日发射,由于入轨后发生故障,4月28日在太空解体。

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  “礼炮”3号空间站1974年6月25日上天,先后接待了“联盟”14、15号两艘飞船。“联盟”14号飞船上的两名宇航员进站内工作16天,可是

苏联从1961年以来,共发射了3种型号的载人飞船。首发的型号 称“东方号”飞船,乘载1人,共发射6艘。第二种型号叫“上升号”飞船,共发射2艘,乘载2?3人。第三种型号叫“联盟号”飞船,在发展中 有两次改型,称“联盟-T号”和“联盟-TM号”。“联盟号”飞船共发射了 40多艘,其中“联盟-T号”飞船共发射16艘,“联盟-TM号”飞船已发 射30多艘,目前仍在使用中。

  “联盟”15号却与空间站对接失败。空间站到1975年1月24日停止了工作。

美国载人飞船的发展与苏联基本同步,也有3种型号。第一种型 号叫“水星号”飞船,乘载1人,共发射6艘。第二种型号叫“双子星座 号”飞船,乘载2人,共发射10艘。第三种型号叫“阿波罗号”飞船,乘载3人,在登月时有2人登月,登月的“阿波罗号”飞船共发射7艘(其中1艘因故障未能登月)。

  “礼炮”4号空间站1974年12月26日入轨,接待了两批宇航员,其中乘“联盟”18号飞船去的两名宇航员在站上停留363天。

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  “礼炮”5号空间站1976年6月22日升空,先后有3艘飞船同它对接,6名宇航员进站进行了冶金材料、晶体生产和生物医学等实验,其中有2人工作了109天。

2.航天飞机上下自如

  这前5座空间站都只有一个对接口,只能与一艘飞船对接,寿命也不长。经过改进,二代空间站“礼炮”6号和7号诞生。它可以同时与两艘飞船对接,既可接人,又可接货。

载人飞船虽然解决了人能上天的问题,但它需用运载火箭助推起飞,属一次性使用的航天器,因而成本很髙。于是可以重复使用的载人航天器——航天飞机便应运而生。

  1977年9月29日发射的“礼炮”6号空间站,在天上工作了5年,共接待18艘“联盟”号和“联盟”T型飞船,有33名宇航员进站工作,他们完成了120多项科学实验,拍摄了1万多张照片,宇航员波波夫和柳明在站里工作了185天。

航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器,它以火箭发动机为动力发射到太空,能在轨道上运行,并且可以往返于地球表面和近地轨道之间。它由轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱三大部分组成。 固体燃料助推火箭共两枚,发射时它们与轨道器的三台主发动机同时点火,当航天飞机上升到50 km^高空时,两枚助推火箭停止工作并与轨道器分离,在海上回收后经过修理可重复使用20次。

  1982年4月19日,“礼炮”7号空间站又进入太空,接待了11批28名宇航员。宇航员基齐姆、索洛维约夫和阿季科夫创造了在太空停留237天的纪录,“礼炮”7号载人飞行的累计时间为800多天,直到1986年8月才停止使用。

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  美国的空间站名叫“天空实验室”,它在载人登月高潮后用剩余的“土星”5号运载火箭改装而成,1973年 5月 14日升空,在距地面435公里高的轨道上运行。它的外形有点像一架直升飞机,顶部有4块如同螺旋桨状的太阳能电池帆板。空间站长36米,最大直径6. 7米,重82吨,能提供360立方米的工作生活空间,由轨道舱、气闸舱、多用途对接舱和太阳望远镜等四大部分组成。

外储箱是一个巨大壳体,内装供轨道器主发动机的推进剂,在航天飞机进入地球轨 道之前主发动机熄火,外储箱与轨道器分离,进人大气层烧毁,外储箱 是航天飞机组件中唯一不能回收的部分。航天飞机的轨道器是载人的部分,有宽大的机舱,并根据航天任务的需要分成若干个“房间”。有一个大的货舱,可容纳大型设备。轨道器中最多可乘载8名航天员。舱 内大气为氮氧混合气体。航天飞机在太空轨道完成飞行任务后,轨道 器下降返航,像一架滑翔机那样在预定跑道上水平着陆。轨道器可重 复使用100次左右。

  轨道舱为上下两层,上层是工作区,下层是生活区,生活区又用隔板分成卧室、餐室、观测室和洗漱室。轨道舱外部两侧各有一个太阳电池翼,可产生3.7千瓦的电能。过渡舱装有供电控制、测试检查、数据处理、生命保障和通信设备,还是通向空间的通道。多用途对接舱可以同时停靠两艘飞船,还可以当物品储藏室。太阳望远境专门用来观测太阳活动和拍摄太阳照片。

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  “天空实验室”一上天就遇到了麻烦,先是防护铝屏被损坏,实验室内温度不断升高,后来太阳能电池板因一块铝条缠绕没有打开,无法供电。 1973年5月 25日,三名宇航员乘“阿波罗”号飞船进入实验室。他们带了一把特殊的遮阳伞,这把橙色的遮阳伞由工人细心地折叠起来塞在一个135厘米长的筒子里。下午,宇航员康拉德把遮阳伞塞进一个小密封过渡舱里,然后惭惭地将它推出舱外,弹簧机构“啪”的一声将整个伞弹出。7米长、6米宽的矩形遮阳伞篷张开了,它形成的巨大阴影正好把工作起居室外的阳光挡住,一会儿,“天空实验室”内的温度开始下降,这橙色的遮阳伞挽救了价值2亿美元的天空实验室。

1981年4月12日,美国第一架航天飞机“哥伦比亚号”成功进人 太空,之后“挑战者号”、“发现号”、“阿特兰蒂斯号”和“奋进号”相继升 空,其中“挑战者号”在1986年1月28日升空后爆炸。航天飞机的出现,是航天技术的新突破,是人类向宇宙进军、实现太空工业化的一个 实际步骤。苏联也在1988年发射成功一架名为“暴风雪号”的无人航天飞机, 但由于后来的国内政局动荡和经费困难,航天飞机计划就此夭折。

  接着,宇航员康拉德和克尔文穿上宇宙服,拿着长长的杆子,将切割器绑在上面,伸到缠绕电池板的铝条上。克尔文的大半个身子都露在空间,他听到像暴风雪一样的声音呼啸而过,突然,脚一下没有蹬住,整个身子都掉到外面去了。两腿在空中晃荡起来,把维持生命的水、氧气管栓了几个结。这一下可吓坏他了,如果一漏气那就完了。康拉德急忙小心地替他解开了这些结。克尔文在空中作了几次努力后,终于在飞越南美上空时用切割器将铝条割开。电池板慢慢地伸开了,受伤的“巨鸟”展长了美丽的翅膀,3小时多的舱外活动使“天空实验室”恢复了正常。

3.空间站常驻太空

  由于他们成功地挽救了“天空实验室”,美国总统尼克松亲自发来了贺电:

无论是载人飞船或是航天飞机,人在太空停留的时间都是短暂的, 最长不过十天半个月。而俗称“太空小房间”的空间站,它运行在近地轨道上,供多名航天员在其中长期生活工作和巡访,就能圆人类常留太 空的愿望。

  “我代表美国人民对你们成功地整修世界上第一个真正的空间站表示祝贺和赞赏……人类在空间能像地面那样工作,使我们有了新的勇气……”

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  康拉德和伙伴们在天空飞行了28天,共观测美国31个州和其他几个国家的182个目标,拍摄了10000多张照片,30000多张天文照片,完成了90%的医学试验,取得了圆满成功。

小型的空间站可一次发射完成,较大型的可分批发射组件,在太空 组装成整体。空间站中有人能够生活的设施,可以数年或数十年内不再返回地球。空间站的结构特点是体积比较大,轨道飞行时间较长, 有多种功能,能开展的科研项目多而广。空间站的基本组成是以人为 本的生活舱主体,再加上有不同用途的舱段,如工作实验舱、科学仪器 舱等。空间站外部必须装有太阳能电池板和对接舱口,以保证站内电 能供应和实现与其他航天器的对接。

  “天空实险室”共接待了三批9名宇航员,他们分别在“室”内驻留了28天、59天和84天,他们利用“天空实验室”里的58种仪器进行了天文、地理和医学等270项科学研究,用太阳望远镜观测太阳,拍摄了18万张太阳活动的照片,还拍了4万多张地球表面照片,并研究了人在长期飞行中的适应能力。1974年2月8日,第三批宇航员撤离后,它没有再被使用。5年后的1979年7月11日,由于轨道上空气阻力的影响,它坠入澳大利亚南面的印度上空烧毁。它在太空运行了2249天,航程达14亿多公里。

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  太空实验室的对接

从1971年4月苏联发射了世界上第一个空间站“礼炮1号”至今, 世界上已经发射了 3种型号9个空间站,其中有苏联的7个“礼炮号”空间站和1个“和平号”空间站,美国的1个“空间实验室它们均已坠落地球大气层。目前在役是国际空间站。“礼炮号”空间站是苏联在载人飞船的技术基础上发展起来的。载人飞船的成功运行,为解决空间站#必需的基本技术(如轨道交会、对接、航天员长期航天和舱外活动等)奠定了基础。

  “礼炮”号空间站和“天空实验室”的发展成功,坚定了人们对建立永久性空间站的信心,于是,前苏联很快就推出了第三代空间站——“和平”号空间站,它是世界上第一个长期性、可变换功能和扩大功能的载人空间站。

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  “和平”号空间站在距地面350~380公里高的轨道上运行,它长13.13米,最大直径4.2米,重21吨,由工作舱、过渡舱和服务舱组成,它的大小与“礼炮”号差不多,只相当于美国“天空实验室”的1/4。“和平”号空间站虽然不大,但它是一个基础舱,它有6个对接口,可以对接载人、载货飞船,也可以连接各种专业组合舱,这些组合舱都各有动力装置和生命保障系统,可以独立地完成不同的任务。从1986年2月20日“和平”号空间站入轨以来,站里的人员一般保持在3人左右,几乎没有中断过,他们在进行各种内容的科学实验。“和平”号除已对接过“联盟”TM载人飞船和“进步”M号货运飞船外,还对接过用于天体观测的“量子”1号舱,用于服务的“量子”2号舱和用于材料加工的“晶体”号工艺舱,用于生物医学、大气研究的光谱舱。它们组成了轨道联合体,供宇航员进行天体物理、生物医学、材料加工和地球资源勘探等科学考察活动。这个联合体总长达35米,质量达120吨左右,能接纳5~6名宇航员长期生活和工作。

“礼炮号”空间站既可有人操作,也可无人操作,它由过渡舱、工作 舱和服务舱三部分组成。过渡舱主要用于进行科学观测和实验,以及 与“联盟号”飞船对接。航天员通过过渡舱进人和离开飞船。工作舱由 前、后段两个圆柱体组成:前段与过渡舱连接,内装系统仪表板、观测装 置、通信设备以及一些科学实验设备;后段为航天员卧室兼锻炼场地, 装有食物冰箱、抛弃废物的气闸以及锻炼身体的器材等。过渡舱和工作舱是全密封的,舱内大气组成与地面相近。服务舱与工作舱末端连 接,不密封,内装燃料箱、轨道和姿态控制发动机,用于轨道机动、与飞 船会合以及定期助推、调整空间站的位置等。

  前苏联宇航员罗曼年科从1987年2月6日到12月29日在“和平”号空间站生活工作了326天;宇航员季托夫和马纳罗夫从 1987年12月21日至1988年12月21日在“和平”号上生活了整整一年;而医生宇航员波亚科夫则从1994年1月8日至1995年3月22日在“和平”号上度过了438个昼夜,创造了人在宇宙中停留时间最长的纪录。

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  波利亚科夫是一名医生,曾多次负责“联盟”号飞船与“礼炮”号空间站上载人飞行的医疗保障工作,1972年被选入宇航员队伍。 1988年他曾乘

“礼炮1号”、“礼炮5号”空间站仅有一个对接口,乘员1人,被称 作第一代空间站;“礼炮6号”和“礼炮7号”空间站对接口增至两个,乘 员可达3人,称作第二代空间站。在“礼炮号”空间站遨游太空的同时,美国也于1973年5月发射了 一个命名为“天空实验室”的空间站,它由土星火箭的末级改装而成。 “天空实验室”先后与从地面发射来的3艘“阿波罗号”飞船对接,9名 航天员进站工作,完成了包括生命科学、地球观测、太阳物理、天体物 理、材料科学及新工艺、新技术等在内的多方面研究,创造了当时航天 员在太空连续生活84天的最髙记录。

  “联盟”TM—6飞船升空,在“和平”号空间站上工作了239天。1994年的这次飞行,他的主要任务是完成太空失重对人体影响的实验。在远离祖国、远离家乡、远离亲人的14个月里,波里亚科夫完成了950项医学实验,他的结论是:“人的能力要比想像的大得多,人完全能够在宇宙中停留这么长时间,并且保持身体健康、具备工作能力。”波利亚科夫为完成神经生理学和代谢研究,首次动用了一整套站上医学装置。通过一系列实验获得了有关人的淋巴细胞活性、神经心理活动变化以及人体生物节律等方面的新资料。

“和平号”空间站和正在建造中的国际空间站,由于对接口多、接纳 航天员多、功能齐全及工作寿命长达十余年以上,均属于第三代空间站

  波利亚科夫还说,如有需要,在失重条件下是能做开腔手术的。他说:

  “站上有必要的条件,医生的医术也完全能胜任。但是为了避免不必要的麻烦,还是回到地面做比较稳妥。”

  波利亚科夫太空飞行438天以后的身体状况之好,令人吃惊。他并不是二三十岁的年轻人,而是年过52岁的人了,可着陆后他竟奇迹般地从舱内自己行走出来,然后才坐下,回收小组工作人员忙给他端上一杯热茶,又给他披上一条暖和的毛毯。第二天,人们惊异地发现波利亚科夫在莫斯科附近宇航员训练基地星城的一个湖边散步。在早期航天飞行中,宇航员在太空飞行几天就会感到身体虚弱,连手臂都抬不起来,返回地面一个月后才能恢复正常。波利亚科夫之所以长时间太空航行后还能保持身体处于正常状态,完全归功于科学而严格的宇航员训练。

  在星城的湖边散步时,波利亚科夫告诉记者,他的航天经历不仅证明人能在太空长途飞行到火星,而且在火星着陆后能马上开始工作。尽管火星的重力仅为地球的八分之三,但这对经严格训练的宇航员来说,无关紧要。

  波利亚科夫在地球轨道上持续飞行437天又18小时,如果加上1988年在“和平”号上的飞行,他这一生总共在太空生活3607天,航程2.5亿公里,围绕地球转了10000次。

  前苏联的“和平号”空间站硕果累累,那么美国的“天空实验室”坠落以后又有什么新动作呢?

  80年代初,美国的航天飞机研究获得成功之后,大有“一鸣惊人”的气概,宣布要花 10年时间发展一种永久性空间站,以确保航天大国的领先地位,同时美国还邀请欧洲空间局、日本和加拿大等国参加联合研制和使用。美国大型空间站取名为自由号,与前苏联空间站“和平”号的名字遥相呼应。

  “自由”号空间站采用双龙骨方案,重200多吨,是“天空实验室”质量的2.5倍、前苏联“和平”号空间站的10倍。第一期工程主结构是一根长107米的桁架,桁架的两端各装有4块太阳能电池帆板、桁架中间挂有1个生活舱,1个试验舱,2个后勤舱,加拿大提供可移动的机械臂。第二期工程,在空间站原有基础上再增加1个方形构件,延长主体结构桁架的两端。增加长方形桁架构件使空间站挂靠的地位扩大了很多,这等于增加了空间站的功能,延长主桁架构件是为了安装太阳能动力发电装置,增加能源的供应。“自由”号空间站每次可以容纳8名宇航员,在里面舒适地生活和工作,每3个月轮换一次,以后还准备进一步发展,成为为太空中航天器服务的空间基地,人类飞往其他行星的中转站。这个方案的技术程度非常高,各组成部件全部依赖航天飞机送入轨道安装,共需要34次飞行,耗资160亿美元。

  由于经费紧张,美国的“自由”号空间站方案一变再变。到1993年初,美国政府批准的“自由”号空间站的规模已大大缩小,它采用单龙骨方案,缩短了原设计的桁架,使用简化的电源系统和数据管理系统,有一个小型的美国实验舱、一个欧洲增压舱和一个日本实验舱。

  冷战结束后,美国出于政治、经济上的考虑希望俄罗斯也参与合作。这样一方面可以防止俄罗斯航天技术扩散,另一方面可利用俄较成熟的载人航天经验和“和平”号空间站等现成的硬件,至少可节省10亿美元的开支。而俄罗斯由于国内政局动荡、经济困难,既难以继续维持开支巨大的载人航天计划,又不可能再开展大规模的航天活动,所以他们愿意参与合作,通过出售硬件和提供服务获得资金,为已运行了10年的“和平”号空间站更新设备,开展科研。

  1993年9月2日,美俄签署协议,双方同意在各自现有的空间站计划上联合建造一个包括欧洲空间局、日本、加拿大的部件的国际空间站,名字叫

  “阿尔法”空间站。

  由“和平”与“自由”联姻而成的未来“阿尔法”空间站,总质量为377吨,主桁架87米,太阳能电池阵宽110米,提供110千瓦电力,可乘6名宇航号。它的主要舱段有美国的一个可容纳4名宇航员的居住舱;一个多用途实验室舱;两个资源接点舱;空间站的桁架构件;太阳能电池舱;推进组件;气闸舱等。有俄罗斯的太阳能电池帆板;三个实验舱和多功能运货舱、服务舱及救生飞船。有欧空局的“哥伦布”轨道舱;自动转移飞行器和乘员运输飞行器。还有日本的多功能空间科学实验舱。加拿大则负责空间站组装时所需要的机械臂的研制生产。

  “阿尔法”空间站的建造分三个阶段,于2002年全部完成,实现长期载人能力。第一阶段,为美俄扩大联合载人航天活动期。一是反复演练美国航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站的轨道交会、对接技术,二是美俄互派宇航员航天飞机飞行或到空间站进行在轨操作和舱外活动练习,为“阿尔法”空间站的建造和对接打下基础。 1994年2月俄宇航员乘坐美航天飞机进行了训练,而1995年2月6日美国“发现”号航飞机在太空经过三天半的追逐,终于赶上了俄罗斯“和平”号空间站,在距地面395公里的太空轨道上,美俄两国的航天器相距的最小距离只有11.3米,实现了历史性会合。1995年6月27日,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机载着5名美国宇航员和2名俄罗斯宇航员向距地面315公里高的轨道爬升,追逐“和平”号空间站。经过41个小时的追逐,6月29日两个航天器对接成功,拉开了“阿尔法”空间站建设的序幕。当时, 100吨重的“阿特兰蒂斯”号和123吨重的“和平”号组成了迄今太空中最大的人造天体,同时在太空中飞行的人数达到前所未有的10人,身穿红色宇航服的7名“阿特兰蒂斯”成员和身着蓝色宇航服的3名

  “和平”号成员在一起拍下了一张太空“全家福”。

  “阿尔法”空间站的第二阶段从1997年开始,此间要运送俄罗斯的多功能货舱,然后发射两个资源接点舱、服务舱,美国的实验舱,并使它们对接在一起组成载人的过渡性临时空间站。

  第三阶段从1998年8月开始,发射空间站主桁架梁、太阳能电池阵,接着发射加拿大的机械臂、美国的居住舱、欧空局的“哥伦布”舱和日本的实验室,到2002年6月装配完毕。这时,空间站在距地球450公里高的轨道上,有宇航员6人。在第二、三阶段的装配中,美国的航天飞机大约要飞30次,俄罗斯的“质子”号运载火箭要发射近50次,欧洲的“阿丽亚娜”火箭也要发射多次。

  看来,太空联烟真是一场漫长的恋爱过程。

  太空的间谍

  侦察卫星被人称为天外“间谍”,它利用光电遥感器或无线电接收机等侦察设备,从地球轨道上对下面目标实施侦察、监视或跟踪,以搜集地面、海洋或空中目标的情报。他搜集到的情报信息,由胶卷、磁带等记录贮存于返回舱内,加以回收;或者通过无线电传输方式实时或延时传输到地面接收站,经处理,从中提取有价值的情报。

  从1960年至1972年,美国有95颗“锁眼”系列卫星成功地执行了侦察任务,它1960年8月的第一次飞行就成功地拍摄了4100多万平方公里的前苏联领土胶片,比U—2间谍飞机4年内24次飞行中获得的情报还要多。解读这些照片,美国发现前苏联远东最北岸的一个核弹基地,它距美国阿拉斯加诺姆只有640公里。至1961年9月,“锁眼”卫星第5次完成任务后,中央情报局已弄清楚了前苏联的远程导弹发射器只有10~25个,而不是原来估计的140~200个。这消除了使美国当局心惊肉跳的与前苏联的“导弹差距”的疑虑,从而大大地松了一口气。到1964年,通过“锁眼”卫星的侦察,绘出了前苏联全部25个远程导弹基地的地图。它拍摄的完整的前苏联领土图片,使情报分析人员可准确无误地发现前苏联是否已在其他地方建造了新的导弹基地。

  那么,天外“间谍”偷拍的胶片怎样才能送回地面呢,“贼星”怎样偷偷潜回家园呢?

  其实“间谍”回家,并不是整颗星都回来,而只是卫星上存放胶片、磁带等的返回舱返回地面,但是,人们一般都把这个返回舱称为返回式卫星。

  返回式卫星的回收技术是一项高难度的尖端科学技术。它涉及到材料、工艺遥测、制动等诸多方面,哪一个环节跟不上,都会功亏一篑。目前,世界上只有少数几个国家掌握了卫星回收的技术。

  我国自1975年11月26日发射第一颗返回式卫星并按预定计划成功地返回地面到现在,已发射了16颗返回式卫星,除1993年10月8日发射的那颗卫星未能回收以外,另外15颗都回收成功。卫星带回的遥感资料,已为我国地质、海洋、农、林、牧、考古、铁路选线等部门利用,收到良好的经济效果。

  卫星要能安全返回地面,必须越过五个难关:

  (1)返回舱的防热、耐压关。卫星的返回部分,称作返回舱,舱内装有仪器、胶卷、磁带、试验样品以及科学数据和遥感资料等等。当它再入大气层后,会与大气产生强烈的摩擦,形成气动力加热。最大热流将达到1千至

  2几千焦/(秒·米)以上,再入时间长达几分钟至20分钟,使返回舱壳的温度高达1300℃以上。同时,由于高速返回,因而大气对返回舱形成的阻力也相当大。

  为了渡过防高温、耐压这座难关,返回舱的材料一般选用强度高、密度低、耐高压、抗高温的复合金属材料。结构选用蒙皮框架桁条结构,舱壁壳体加内衬。外形选为钝头圆锥体。锥尖较钝,可以充分利用大气阻力,降低气动加载。圆锥体外形可使返回舱有较小的质量,较强的结构而又有较大的容积。

  (2)调姿关。当卫星在其运行轨道上完成科学探测和技术试验任务之后,地面遥控站必须能及时发出返回调姿指令,将卫星在运行轨道卜的姿态准确地调整到返回姿态,保持稳定,避免大攻角或翻转而导致返回舱壳体及舱内仪器、样品及资料损坏。

  (3)制动关。卫星返回时要求卫星上的制动火箭按时点火,产生足够的推力,把卫星的返回舱由原来的运行轨道上折入预定的返回轨道,并沿着返回轨道“自由”下落,完成高弹道切换后,逐渐进入大气层。

  (4)着陆关。返回舱抛掉底盖制动火箭,弹开引导伞、减速伞,使9000米/秒的下降速度减至几百米/秒,进至亚音速。约在15公里高处,抛掉减速伞,打开降落伞主伞(二三顶不等),靠降落伞的大气阻力作用,将返回舱的下降速度减至安全着陆速度,以保证回收物完好无损。

  (5)标位及寻找关。要求回收站能够实时准确地预报及测量返回舱的落点,返回舱山盘旋等候的直升机进行钩挂,及时送至回收中心进行回收作业。

  卫星的回收,是航天过程中各个环节完美工作的结晶,对提高卫星的使用价值和发展载人航天技术,都有着重要意义。

  归纳起来说,太空“间谍”返回地面要经历几个过程:“间谍”首先进行姿态调整,将其从轨运行时头部向前的姿态,转到底部稍稍向前的姿态(调头转角100度左右),目的是使制动火箭发动机的尾喷朝前,使制动火箭发动机工作时产生反向推力;然后,“间谍”的返回舱与仪器舱分离;接着,用起旋发动机使返回舱绕纵轴旋转,以稳定返回舱的姿态;然后,制动火箭发动机点火、工作,使返回舱从太空“间谍”从事侦察活动的轨道上转到一条飞向地面的返回轨道上来。在进入大气层之前,消旋发动机工作,使返回舱的自旋速度减小,以便使返回舱再入大气层后能较快地转到头部朝前的姿态。返回舱下降到离地面16公里左右的高度时,返回舱抛掉制动火箭发动机壳体和底部防热罩,然后,装在返回舱内的降落伞系统的数顶降落伞自动依次打开。太空“间谍”的返回舱乘着降落伞以14米/秒左右的速度徐徐着陆。当然地面必须做好迎接工作,要按照预先确定的“接头”地点和方法及时找到着陆后的“间谍”,并迅速把它带回的胶卷等送到有关部门及时处理。这样,太空“间谍”才算出色地完成了太空侦察任务,顺利地返回“娘家”了。

  太空“间谍”要按预定时间、路线,顺利地返回预定地区,在技术上有很多难点,例如,返回点为速度方向偏离预定方向1度,落点航程就会偏差300公里,真是“差之毫厘,失之千里”。1958年8月13日,美国的“发现者”5号卫星在返回地面时,制动火箭发动机点火后,就不知去向,卫星杳无音信。事后查明,其原因是调整返回姿态时,把方向调错了,结果制动火箭发动机变成一个加速火箭发动机,把卫星推到一个更高的轨道。美国从50年代开始发射返回式侦察卫星,前 12颗都因为种种原因没有回收成功,有一颗卫星虽然返回了地面,但落到了远离预定回收区的前苏联管辖的地方。当地老百姓不知天上掉下的是什么。结果卫星上几公里长的胶片被老目姓挂在树上围了一个简易厕所。直到第13次美国的卫星回收技术才得以成熟,收回了返回舱。这种事故,前苏联也发生过。

  另一种事故是制动火箭发动机可靠性造成的,如美国的“生物卫星”1号,由于制动火箭启动不了,结果,这颗卫星留在太空中回不来了。

  降落伞系统的工作可靠性,也关系着“间谍”飞行任务的成败,若有失误,可能前功尽弃。1967年4月24日,前苏联的“联盟”1号载人飞船在着陆前,由于主伞绳缠在一起,伞没有打开,而造成飞船坠毁、宇航员丧命的重大事故。1971年8月7日,美国的“阿波罗”11号载人登月飞船在返回时,3顶面积分别为510平方米的主伞,有一顶伞在打开时被冲破了,幸好另外两顶伞正常开伞,才免遭灭顶之灾。

  登上月球

  月亮,远在天边,近在眼前。由于它是距离地球最近的星球,所以成为人类最期盼踏上的地球外“国土”。

  苏美两国早在50年代末就开始了登月的计划。从1961年4月至1970年6月,前苏联成功发射了6艘“东方”号飞船、2艘“上升”号飞船和8艘“联盟”号飞船,从载1人到载3人,共把25名宇航员送上了天。美国从1961年5月至1966年11月也发射成功了6艘“水星”号飞船和10艘“双子星座”号飞船,共把26名宇航员送到地球轨道上飞行。下一步,人类就要会见到那位披了千万年神秘面纱的月亮女神了。

  人类向月球的进军,经历了几个阶段。首先是打开通往月宫的道路;二是探明月面的情况,然后试验环绕月球的飞行;最后让宇航员登月考察。

  1959年1月2日,前苏联发射了“月球”1号探测器,它带有探测月球的仪器,途中飞行顺利,但却没有命中月球,仅从距月球表面约7500公里之处擦身而过。同年3月3日,美国也向月球发射了“先峰”4号探测器,它从离月球更远的59000公里处飞过。

  这一年的9月,前苏联又发射了“月球”2号探测器,在9月14日击中月球,成为月球上的第一个人造物体。10月,前苏联的“月球”3号探测器又绕到了月亮背面首次拍下了月球背面的照片。

  1964年美国发射的“徘徊者”7号探测器也撞到了月球上。撞击前,它的6架电视摄像机成功地拍摄了4316张月面的近景图像,比地面上最好的天文望远镜观察到的要清晰2000倍以上。这些图像显示了直径只有一米左右的坑穴和25厘米大小的岩石。“徘徊者”8号、9号也分别拍到了月球正面静海、云海地区的照片15000多张。这些资料说明,月球上许多地区很平坦,可以允许飞船降落。

  到了1965年,飞往月球的天路基本探察清楚了,下一步就要看飞船能不能在月面降落了。

  以前,人们分析月面上由于流星的冲击可能会有很厚一层浮尘,人踏上去可能会像踩到泥潭里一样陷下去,实际上是不是这样呢?科学家们又开始进行不载人的飞船在月球上软着陆的试验。所谓“软着陆”,就是不生硬地砸上去,而是靠逆喷火箭逐渐减小探测器的飞行速度,慢慢地降落在预定地点上。

  1966年1月31日,前苏联发射了“月球”9号,它经过79小时的飞行,在月球风暴洋中软着陆,传回了月球局部地区的第一批岩石和土壤照片 27张。接着美国也于 1966年5月30日发射了“勘测者”1号,也在风暴洋上软着陆,发回图像11150幅。至1968年1月,美国又先后发射成功“勘测者”3号、5号、6号、7号,均在月面软着陆,共发回图像75660幅,同时还做了月球的土壤分析。

  探测器的软着陆成功,证明月面是坚实的,飞船降落不会深陷下去,宇航员也不必穿上特制的防陷雪鞋,从而扫除了登月的疑虑。

  为了寻找登月舱在月球上最安全的着陆点,美国还发射了5艘月球轨道环形器,从环绕月球赤道到月球两极,拍摄了99%月面的情况,最后选定了5个最佳降落点,它们是静海两处、中央湾一处、风暴洋两处。

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