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太空实验室的对接

时间:2019-08-26    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

太空实验室的对接

 

“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。

“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。

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。

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

“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。

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。


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