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第16章 空中堡垒——空间工作战(3)

“和平”号属第三代空间工作站,其主体舱上有6个对接口,长为3.13米,最大直径4.2米,重20400千克,可同时与6艘飞船对接,组成一个大型轨道复合体。“和平”号空间工作站的主体舱上长期对接的有“量子—1”号天文物理舱、“晶体”号工艺舱、“量子—2”号服务舱,以及来往临时对接的“进步—M”号货运飞船和“联盟—TM”号载人飞船,总长35米,总重约9万千克。“量子—1”号天文物理舱于1987年4月发射,它带有X射线和紫外线天文物理学伦琴观测台。“量子—2”号服务舱于1989年12月发射,它的有效容积达60立方米,重约20000千克,它具有强大综合保障能力,既增大了“和平”号空间工作站的活动空间,减少了飞船运输带来的器材消耗,又增加安装了许多新的装置,增大了供电能力,使“和平”号空间工作站有了新的观测与试验手段。“晶体”号工艺舱于1990年6月与“和平”号对接。它长12.5米,最大直径4.4米,有效容积约60立方米,重约20000千克。该舱的主要用途是进行工业试生产半导体材料,培养各种蛋白晶体,进行细胞杂交以及天体物理、地球物理和技术试验。“进步—M”号货运飞船主要是为“和平”号运送设备、食物和邮件等物资,“联盟—TM”号载人飞船主要用于接送宇航员。

此后,前苏联人还充分利用“和平”号空间工作站强大的组合功能,不断扩展其用途。1995年6月1日,“光谱”舱与“和平”号空间工作站实现成功对接。该舱装有俄罗斯制造的多种光谱仪,专门用于远距离探测、进行高层大气物理学和天体物理学的研究。以后“和平”号还再增加了一个“自然”舱,该舱主要用于生态学方面的研究。

四、阿波罗号客栈——天空实验室

在前苏联空间工作站研究捷报频传,美国也不甘心望其项背。1973年5月14日,美国人即把自己的空间工作站——“天空试验室”送入了距地435千米的太空轨道。由于该实验室是利用“阿波罗”登月工程成功的经验和技术建造的,所以我们将其称为“阿波罗”号客栈。

“天空实验室”由轨道舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”飞船等5部分组成。全长约36米,直径6.7米,总重90700千克,工作容积为327立方米,外形像一座老式风车。美国实施“天空实验室”计划主要有3个目的:一是研究考察人在太空失重的环境中长期进行航天工作和生活的能力;二是研究利用外层空间高真空、超低温等特殊环境,探索在太空进行生产,研究超导材料和发展尖端技术的可能性;三是对地面进行战略侦察。(图117)

“天空实验室”诞生伊始即命运不济。它刚进入预定轨道,太阳能电池就出现了故障,后虽经修复勉强可以继续使用,但在轨道上已经很难达到预定的运行时间和工作要求,导致其在太空工作时间不到9个月。

“天空实验室”工作期间,共有3批9名美国宇航员分别在空间工作站生活和工作了28天、59天和84天。宇航员在“天空实验室”的实践活动证明,人在长期的太空飞行中只要坚持锻炼,就能够正常地操纵各种仪器,进行各种观测活动,使用必要的工具检修设备和排除故障,在太空中安然无恙地正常工作和生活。如第二批宇航员登上“天空实验室”后,他们就曾3次出舱,更换了太阳伞,安装和收取了太阳望远镜的胶卷,对太阳进行了大量的观测实验。同时,他们还带回了约18万张有关太阳活动的照片,发回了1.8万次人体血压测量值以及大量的其他医学数据和大量的生物医学标本。另外,“天空实验室”上还带有6架照相机,这些相机可对地球表面70%的面积进行拍照,第三批进人“天空实验室”的宇航员在历时84天的太空飞行中,就是使用这些相机对地面目标进行拍照和录相,共拍摄了4万多张地面目标的照片,录制了几十千米长的录相磁带,为美国获取了大量战略情报。

1974年2月8日,第三批宇航员离开“天空实验室”返回了地面。随后,美国便被迫宣告“关闭”这个价值数亿美元的空间工作站。1979年7月11日,美国“天空实验室”的生命已经耗尽,落人稠密的大气层中烧毁,残余的破片和部件散落在澳大利亚珀思东南部的印度洋中。

五、科技的联合——国际空间站

1983年美国总统里根提出,在国际合作的基础上建立一个空间站。然而,直到1993年,第一个国际空间站才正式设计完成并开始实施。

1993年,美国众议院以1票的优势,通过了继续支持空间站的计划。同年,美国副总统与俄罗斯总理签署了一项空间合作协议,双方同意在各自现有的空间站计划的基础上联合建造一个包括欧洲航天局、日本、加拿大的部件的国际空间站,即“阿尔法”国际空间站。但在命名上遭到俄罗斯的反对,所以之后就叫“国际空间站”。

国际空间站是模块式和桁架式结构的综合体。其立桁架、居住舱、实验舱、节点舱等由美国研制;其服务舱、多功能舱由俄罗斯研制;其“哥伦布”轨道设施由欧洲空间局研制;其移动服务系统由加拿大研制。国际空间站建成之后,长110米,宽88米,容积达1202立方米,总重有423吨,有一个足球场那么大,可居住六七名宇航员,计划运行10年。

国际空间站的建站计划,从开始运作到全部完工长达10年,分为三个阶段。

第一阶段(1994年1月~1998年6月),这一阶段主要是完成技术攻关和建站的一系列准备工作。

第二阶段(1998年11月~1999年6月),本阶段的主要目标是建成1个具有载3人能力的初期空间站。其完成的标志为第一个组件“曙光”号功能舱和第二个组件“美国团结”号节点舱发射成功。

第三阶段(2002年~2005年12月),为最终装配和应用阶段。国际空间站建成后,可载6人,工作寿命为15~20年。

完成组装后的“国际空间工作站”是一个复杂的系统,主要设备有:一是6个所属国别不同,项目不同,功能不同的实验舱:美国1个、欧洲航天局1个、日本1个、俄罗斯3个,在这些实验舱中,共有33个国际空间工作站有效载荷标准机架,其中美国实验舱内有13个,日本舱内有10个,欧洲航天局舱内有10个。实验舱是进行各种微重力环境实验,包括材料加工与合成、生物医学实验及流体实验的场所,它也是指挥和控制空间工作站装配和正常运行的核心舱,能确保乘员和设备的安全,提供站内外通信、分配电源和进行热控制,以及采集、处理和分发数据。二是美国建造的居住舱。这种居住舱长约8.36米,直径4.2米,净重16.1吨,内置24个机柜的居住舱是供宇航员生活和休息的主要舱体,它带有功能齐备的配套设备,可以保障4名宇航员长期生活和起居,包括乘员的厨房、集会室、卫生间、淋浴间、卧室、医疗设备、锻炼设备、生活用水的清洁和检测设备及生活必需品的基本储备等。厨房内有烤炉、电冰箱、垃圾处理机、洗手池和供水设备等。集会室提供乘员吃饭、聚会、向站外了望和地面控制站进行电视会议。三是节点舱,它是一种小型增压舱,长5.2米,直径4.2米,在空间工作站装配期间,节点舱是宇航员进行舱外活动的出入口,在空间工作站装配完成后,除连接各舱外,节点1号舱也可用作存储仓库,节点2号舱则装有电力调节机柜,用于提供电能,每个节点舱都有2个轴向对接口和4个径向对接口,如节点1号舱的2个轴向对接口可分别与美国实验舱和俄罗斯制造的多功能货舱相接,4个径向对接口可分别对接美国居住舱、气闸舱等。四是服务系统,包括俄罗斯的功能货舱、加拿大移动服务系统和俄罗斯的服务舱。加拿大移动服务系统的遥控机臂长16.8米,能运125吨货物,可沿主桁架移动,进行空间工作站硬件的装配、维修和更换;俄罗斯的服务舱拥有生命保障系统、推力器和居住功能(含洗手间和卫生设施),重20吨。五是运输系统,包括“联盟”号载人飞船和“进步”号运货飞船等,前者主要输送宇航员进入空间工作站和由空间工作站返回地面,后者每年要为空间工作站运送4次推进剂和其他物资。

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