正文 第8章 一種理想的宇宙2(3 / 3)

它們負責向太陽望遠鏡及其設備供電。

設計和建造“天空實驗室”各係統的原則是:充分利用現有設備和技術,以降低研製成本,同時要努力挖掘潛力,促使“天空實驗室”執行的飛行任務盡可能在各領域內出成果。但與此同時,“天空實驗室”也使用了許多以往載人航天器從未使用過的裝置。例如,將控製力矩陀螺用作“天空實驗室”姿態控製的主要功能係統,裝備了消除二氧化碳的分子篩,采用高壓儲藏氣體的辦法為“天空實驗室”提供大氣等等。

“天空實驗室”在發射後63秒鍾,防熱和防流星鉛罩被撕裂,而且部分振落。脫落的鉛罩卡住“軌道工場”兩側的太陽電池板,使其不能按程序展開。發生這種故障,不僅使“天空實驗室”的電力減少50%以上,而且更嚴重的是,由於工作艙外壁直接受太陽照射,艙內溫度急劇上升,有的地方高達88℃,電力危機和高溫對於“天空實驗室”是一個致命的威脅,它使耗費了25億美元的“天空實驗室”計劃有完全夭折的危險。

事故發生後,美國航空航天局地麵控製中心曾多次指令航天站自動排除故障,但均告失敗,最後決定把經過專門訓練的3名航天員送上軌道。入軌後,航天員駕駛飛船首先在“天空實驗室”周圍作機動飛行,觀察其受損情況並向地麵報告。接著,航天員手控駕駛飛船向“天空實驗室”停靠,與其對接,然後進入“天空實驗室”。進站後,兩名航天員把一把“T”形遮陽傘通過過渡艙艙口伸出到工作艙外,代替防熱罩遮住了太陽的直接照射,使艙溫逐漸下降,最後穩定在27℃左右。高溫問題解決之後,剩下的嚴重問題便是電力不足。為此,航天員在地麵人員指揮下,用一個末端裝有金屬切割刀具的7m長的竿子,經過4個多小時的修理,終於把繞住的太陽能電池板解開。幾乎報廢的“天空實驗室”重新獲得了充足的電力並開始正常工作。

這次天上維修用的遮陽傘和解展受損太陽電池板的專用工具,都是臨時緊急趕製的。為了完善這些工具,製訂維修程序和訓練航天員失重條件下進行應急維修的技能,發射前曾在地麵上反複進行了水下不確定性浮力試驗。“天空實驗室”嚴重故障的排除這一事實表明,經過良好訓練的航天員可以很成功地在天上從事對航天器的維修、維護和照料工作,也充分體現了載人航天的優越性。

在1973~1974年期間,用改裝的“阿波羅”飛船向“天空實驗室”運送了3批航天員。每批3人。在站上工作時間分別為28天、56天和84天。發射的主要目的是研究長期失重條件下的人體反應和工作能力,從地球大氣層外進行天文學觀察及從天上觀察地球的優越性。3批航天員拍攝了近300000張太陽照片,對其他天體進行了數千次觀察,對地球拍攝了近40000張照片。用磁帶記錄觀察地球的數據有69km長。在醫學實驗中航天員互相取了幾百份血樣,進行了上千次醫學實驗,並詳細記錄了他們身體對長期失重的反應。此外,對飛行器係統和觀察儀器的性能也進行了評定。據估計,要分析完所有這些數據,至少需要5年時間。

第3批航天員飛行過程中出艙活動4次,共計22小時21分鍾。最長的一次達7小時零1分。此外,還研究了用將來研製成的“航天飛機”將新的乘務組送上“天空實驗室”的可能性。但是,這一計劃最後沒有實現。由於當時太陽黑子活動加強,高層大氣分子密度增加,“天空實驗室”的軌道比預計的下降得快,而“航天飛機”的研製卻一拖再拖。1979年7月11日,“天空實驗室”進入地球大氣層。未燒毀的殘骸落在印度洋和澳大利亞人煙稀少的農業地區,殘骸未造成任何損失。澳大利亞當地居民把它們拆散拿走留做紀念品了。

航天站的特征和優越性

從以上介紹不難看出,航天站是一種大型的、長期在天上運行的載人航天器。與以往的其他類型的航天器相比,具有其他航天器無法比擬的特征和優越性。

航天站的重要特征之一是它的經濟性。我們知道,以往的載人航天器都是發射之前航天員就要進入航天器艙內,並與航天器一起發射入軌。飛行任務完成後,航天器再載著航天負返回地麵。對於這類航天器的一個最基本的要求就是必須具備很高的可靠性,以保證在發射和返回過程中航天員的安全。同時,還要配備應急救生係統,以便在一旦發生不測時,攜帶航天員逃離危險區,然後安全著陸。航天員救生係統,是一個結構相當複雜、試驗工作量很大、要求很高的分係統。對於載人航天器的高可靠性要求及航天員救生係統的裝配,使整個航天器的設計、製造難度增大,造價增高。然而航天站在發射時不載人,而是在發射後在軌道上接納航天員,同時它本身又是一種不返回的航天器。這樣一來就大大簡化了航天器的結構,減小了設計的難度和複雜程度,從而也就極大地降低了研製成本。

航天站是一種長期在軌道上運行的航天器,在整個運行過程中,它有時載人,有時不載人、自主飛行。許多考察項目和試驗研究,要求必須有人親自操作和經常關照。然而也有些項目並不需要航天員始終幹與,隻要開始時由航天員啟動並調試好儀器設備,以後定期進行檢查,最後獲取成果就行了。所以航天員可以經常離站暫回地球老家。這既不影響考察工作的繼續進行,又免去了站上許多消費。

航天站的經濟性還充分體現在它的長壽命上。對於以往的航天器來說,要想獲得長壽命,一方麵必須通過增大航天器的容積,盡量在發射時多裝載燃料及航天員生活消耗品;另一方麵要努力提高艙上所有分係統、儀器、設備,乃至各零部件的可靠性和使用壽命。這不僅涉及到對航天器本身結構、運載工具及發射場能力的一係列要求,而且涉及到對像元器件生產質量等整個國家工業化水平這樣的要求。高要求必然導致高投資。但如果有朝一日,軌道上的航天器能像地麵上的機器和設備一樣,消耗材料和物資可以根據需要及時補給,什麼地方出了故障可以及時維修和排除,零、部件壞了可以更換,上麵的儀器和設備還能不斷更新換代,那麼航天器的壽命問題也就得以解決了。從前幾節的介紹中,我們不難看出,現在的航天站,特別是前蘇聯的軌道站,已經很好地解決了這個問題,並且大大延長了其工作壽命。

航天站的另一突出特征及優越性就是它的綜合應用性和高效性。一般說來,航天站主體本身就有較大的容積,這為安裝多種或大尺寸的實驗設備和儀器提供了必要的條件,從而擴大了研究的範圍和規模。不僅如此,航天站主體上可以設計多個對接接口,並根據需要在軌道上與後來陸續發射上的各種專用艙對接組配成更大型的軌道複合體。每個後對接上去的專用艙也可以再有數個對接口,繼續與其他航天器和其他專用艙對接。從理論上講,這種模塊式的在軌組裝方式,可以使研究規模不斷擴大,使航天站的功能無限增加。若幹個航天器或專用艙,既可以在軌道上對接組合成一體,又可以分離和再組裝。這樣就可以根據需要改變航天站的功能。功能多、靈活性強、用途廣、利用率高等優越性,是過去功能單一的航天器(如氣象衛星、通信衛星等)無法比擬的。

數月、乃至數年的長時間運行,保證了天上研究工作的連續性和深入性。各行各業的專家—航天員親自操縱實驗的進行,現場觀察和評定研究結果,對於實驗方案和方法的不斷完善、對於研究的逐步深化和研究質量的提高具有直接和重要作用。