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人类在太空建造实验基地

1998-12-09 来源:光明日报 熊开志 我有话说

11月20日,国际空间站的第一个组件——功能货舱“曙光”号在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场升空,这标志着历时20年、总投资近千亿美元的国际空间站在太空正式“破土动工”。

规模空前的天际建筑群

莫斯科时间11月20日9点40分,随着指挥员的一声令下,未来国际空间站的主体舱“曙光”号在俄罗斯“质子K”号运载火箭的携带下,从发射架上腾空而起。587.6秒后,13米长的功能舱成功地进入179公里的近地轨道。

造价近2.5亿美元的“曙光”号功能舱,是美国波音公司交给俄罗斯赫鲁尼切夫航天科学生产中心建造的。在俄罗斯,有大约2000家企业参与制造了这个功能舱。它是未来国际空间站的第一个组件,也是国际空间站的基础舱。“曙光”号重达24吨,可用面积40平方米,内部容积约72立方米,装有导航、通信、姿态控制、气候环境调节等多种设备。其设计寿命为15年,可在空间站建设初期提供电源和推动力。

随后,国际空间站的第二个组件“团结”号连接舱于12月3日由美国的“奋进”号航天飞机在卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空。第三个部件是俄罗斯负责建造的空间站的神经中枢——服务舱,定于1999年4月发射。该舱将容纳首批进入国际空间站的3名俄罗斯宇航员:空间站指挥官比尔·谢波德、俄联盟号飞船指挥官尤里·吉德津科和工程师谢尔盖·克里卡廖夫。

美国负责建造的实验舱将于1999年10月发射升空,欧洲、日本和俄罗斯提供的其他实验舱将稍后陆续发射上天,加拿大制造的机械臂定于1999年12月发射,最后一个组件的发射时间为2004年的1月。国际空间站上的科学研究工作将于2000年初开始,到2002年11月,站上的工作人员将增加到7人。

“曙光”号和“团结”号的成功发射,为这一浩大的世纪工程开了个好头。

宇航发展进入一个新时期

冷战之前,国际航天领域的竞争一直十分激烈。在最初阶段,苏联占尽先机,于1957年发射了第一个人造卫星,1961年又率先将宇航员加加林送入太空。这两项辉煌的成果令美国羡慕不已。美国经过几年潜心发展,于1969年实现了“阿波罗”载人登月,圆了人类千百年来的梦想。到70年代,苏联的“礼炮”号载人轨道站一再创造人类在太空停留时间的新纪录,而美国的航天飞机则穿梭于天地之间大出风头。80年代,苏联“和平”号轨道站和6个舱室对接,形成了第一个太空工厂。不甘落后的美国于80年代初提出了建造“自由”空间站的设想,并邀请日本、加拿大和欧洲宇航局参加。但历时10年,耗资110亿美元,却没有造出一件东西。

冷战结束后,克林顿政府提出,将“自由”号空间站发展成一个国际合作的项目,将空间站命名为“阿尔法”国际空间站。除加、日和欧洲宇航局的加盟,美国又将俄罗斯拉了进来。美俄等16国联合建造国际空间站,预示着航天领域一个新的时代的来临。

人类历史上最昂贵的工程

国际空间站不仅体积巨大,而且耗资惊人。据统计,美国将为空间站至少付出572亿美元,加拿大支付10亿,欧洲航天局出资85亿,日本、意大利分别支付31亿和5.5亿美元。俄罗斯对国际空间站的贡献几乎和美国一样巨大。有专家猜测,它除了在技术问题上发挥特殊的作用之外,还将投资100亿美元左右。按有关协议,德国将承担欧洲发展计划41%的费用,到2004年,德国将拨款25亿马克。

据统计,至少有760亿美元花在空间站上,另外一些专家估计其总额将达1000亿美元。它所需要的费用,至少超过22个国家的国民生产总值。从某种意义上来说,这个空间站是用金钱堆砌起来的。

国际空间站之所以耗资惊人,另一原因是由于俄罗斯方面承建的关键部件迟迟不能交货,致使计划延迟了18个月。据统计,该工程每拖延一年,就要多投资近百亿美元。

美国科学家协会的航天政策主管约翰·派克说:“这事没有可比性,它是人类历史上最昂贵的工程。”

比建造埃及金字塔复杂

一位专家这样预言:从某种程度上来说,这个工程远比当初建造埃及的金字塔复杂。它所需要的协调工作比组织一场多国部队作战还艰难。

当国际空间站于2004年组装完毕后,其大小将是俄罗斯“和平”号轨道站的5倍。当它的太阳能电池板张开后,空间站的面积约有2个足球场那么大。它有十几个相互连接的舱室,空间站的封闭容积约1300立方米,相当于两个波声747飞机的内部空间,内部气压保持在一个标准大气压。

用于建设国际空间站的硬件设施由16个国家分头生产,现已生产出近200吨重的设备。但国际空间站的大部分设备和软件的生产已大大落后于计划,有一些设施还处于研制之中。

空间站的组装将在黑暗的太空进行,任务非常繁重艰巨。由于它的总重量近430吨,美国和俄罗斯两国宇航员至少得进行43次太空飞行才能把各种部件送入太空轨道。其中美国航天飞机要执行34次飞行任务,俄罗斯要进行9次发射飞行,美俄宇航员要进行1800小时共计144次的太空行走,才能将这些材料组装完毕。这是过去40年俄美两国宇航员太空行走时间总和的两倍。

美国作家霍华德·麦克卡迪说:“它就像在水下建造一个城市,甚至比水下环境还要恶劣,计划中没有一件事是安排好的。假如能一帆风顺,我反会感到惊奇。”

英国《新科学家》杂志进行的一项调查也表明:在组装过程中,发生一次重大事故的概率是73.6%。为防万一,美国科学家已研制出一种救生艇。该艇外挂在国际空间站上,当出现紧急情况时,宇航员可以坐它返回地面。它没有发动机,依靠自身的空气动力产生提升力,还能利用可操纵的像降落伞一样的装置帮助降落。

巨大的经济利益之所在

世界各国之所以斥巨资投入国际空间站的建设,是因为这不但可保持参与国在这个领域的领先优势,而且可以产生巨大的经济效益。

由于受地球重力的影响,许多科学试验无法在地面进行。国际空间站则可利用空间零重力状态的有利条件,进行这些试验。在那里,科学家们除了研究人如何在太空安全、长期生存这一重大课题外,还有一些非常重要的实用目的。如在太空站可从事优质高效药物的研制,其中包括生长蛋白晶体;在材料科学领域,在空间可以研制特殊聚合物、用于超高速电脑的半导体材料及高温超导材料等。“阿尔法”空间站的实验舱还可进行各种微重力环境实验及流体实验。有一个只允许美国专家使用的舱,还担负一些军事实验任务。

此外,“阿尔法”国际空间站还将进行一个非常有趣的试验,即在空间站上安装一个巨大的反射器。这个反射器长宽都为1万米,它所反射的阳光足以照亮地球上16万平方公里的面积。据有关专家计算,这个空间“反射镜”可以节约大量能源,10年内省下的费用,足以回收其建设的投资。

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