羽佳

載人太空實(shí)驗(yàn)室是對(duì)“初級(jí)階段空間站”的一個(gè)比較規(guī)范和科學(xué)的稱呼。它包括前蘇聯(lián)“禮炮”1～5號(hào)空間站、美國的“天空實(shí)驗(yàn)室”和歐洲航天局的“空間實(shí)驗(yàn)室”等。

將太空實(shí)驗(yàn)室從空間站中分劃出來,有利于載人航天按載人飛船、載人太空實(shí)驗(yàn)室和空間站這3個(gè)不同的發(fā)展階段有序地向前推進(jìn),是航天科技工作者在近年間研究了載人太空實(shí)驗(yàn)室和空間站的根本區(qū)別而形成的一種新概念。

載人太空實(shí)驗(yàn)室與空間站的根本區(qū)別

載人太空實(shí)驗(yàn)室與空間站的根本區(qū)別在于是否具有補(bǔ)給能力。

空間站在壽命期間是需要和能夠補(bǔ)充物資(包括推進(jìn)劑)和更換設(shè)備的。因此,一般來講,空間站的規(guī)模較大,現(xiàn)仍在太空軌道上的前蘇聯(lián)/俄羅斯的“和平”號(hào)空間站的質(zhì)量有120多噸、可連接6個(gè)艙體,美國和俄羅斯等16個(gè)國家正在聯(lián)合研制的“阿爾法”號(hào)國際空間站的最終質(zhì)量將達(dá)到420噸;壽命較長,至少5年左右,有的已達(dá)到10年以上;技術(shù)較復(fù)雜,對(duì)接口不少于2個(gè),可對(duì)接載人飛船和貨運(yùn)飛船,特大型空間站還需分批發(fā)射、在軌組裝;具有一定的試驗(yàn)條件和生產(chǎn)條件,既能進(jìn)行空間科學(xué)技術(shù)試驗(yàn),又能開展一定規(guī)模的空間試生產(chǎn)。

與空間站相反,載人太空實(shí)驗(yàn)室在壽命期間內(nèi)基本上不補(bǔ)充物資和更換設(shè)備,就是說它在發(fā)射時(shí)已基本帶足壽命期間所需的物資和設(shè)備。因此,一般來講,載人太空實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模較小、壽命較短、技術(shù)較簡單、雖具有一定的試驗(yàn)條件但不具備生產(chǎn)條件。

載人太空實(shí)驗(yàn)室基本情況

前蘇聯(lián)于1971年4月19日發(fā)射成功的“禮炮”1號(hào)太空實(shí)驗(yàn)室標(biāo)志著世界載人航天由短期飛行的載人飛船上升到較長期飛行的太空實(shí)驗(yàn)室的新階段。此后,前蘇聯(lián)又于1973年～1976年相繼發(fā)射了“禮炮”2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)載人太空實(shí)驗(yàn)室?！岸Y炮”1～5號(hào)太空實(shí)驗(yàn)只有1個(gè)對(duì)接口,用來與運(yùn)送航天員的“聯(lián)盟”號(hào)載人飛船對(duì)接。在這5個(gè)太空實(shí)驗(yàn)室中,除“禮炮”2號(hào)入軌后即出現(xiàn)故障、失去控制后自動(dòng)解體外,其余4個(gè)都接待過航天員并進(jìn)行了對(duì)地觀測(cè)、天文觀察、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究等活動(dòng)。

美國于1973年5月14日將迄今為止該國唯一的太空實(shí)驗(yàn)室——“天空實(shí)驗(yàn)室”(Skylab)(見右圖)發(fā)射入軌。發(fā)射飛行過程中,由于其軌道工作艙外面的微流星防護(hù)罩提前打開,致使它被強(qiáng)大的氣流撕毀,并帶走軌道工作艙上的一個(gè)太陽能電池翼,剩下的另一個(gè)太陽能電池翼又被防護(hù)罩碎片纏住無法打開;故它在入軌后軌道工作艙外壁直接暴露在陽光之中,使艙內(nèi)溫度升高到55℃左右。為此,美國于當(dāng)月用不帶登月艙的“阿波羅”號(hào)飛船向“天空實(shí)驗(yàn)室”派遣了3名航天員去進(jìn)行緊急修理。為軌道工作艙架設(shè)了1頂直徑10米的遮陽傘,釋放了被卡住的太陽能電池翼,使“天空實(shí)驗(yàn)室”重新具有了良好的工作條件。美國科學(xué)家認(rèn)為,“天空實(shí)驗(yàn)室”的研究成果對(duì)未來空間站的設(shè)計(jì)很重要,特別是證明了人在太空的重要作用和有能力完成本來沒有安排的太空維修任務(wù)?！疤炜諏?shí)驗(yàn)室”有2個(gè)對(duì)接口,可同時(shí)停靠2艘飛船,但沒有考慮后續(xù)補(bǔ)給工作,航天員的生活必需品和實(shí)驗(yàn)器件均在它發(fā)射時(shí)攜帶上天。在軌期間,它進(jìn)行了對(duì)地、對(duì)太陽的觀測(cè)和材料加工試驗(yàn)等太空開發(fā)活動(dòng)。

歐洲航天局研制的“空間實(shí)驗(yàn)室”(Spacelab)于1983年11月28日首次隨同美國航天飛機(jī)進(jìn)入太空軌道,以后又曾幾次乘航天飛機(jī)上天進(jìn)行試驗(yàn)。

上述這些載人太空實(shí)驗(yàn)室的發(fā)射時(shí)間、主要性能和駐人情況分別見表1、表2。通過這些載人太空實(shí)驗(yàn)室,不僅解決了建設(shè)空間站的許多重大技術(shù)問題,諸如:把大型航天器送入近地低軌道、多個(gè)航天器的對(duì)接組合和姿態(tài)控制、航天員出艙活動(dòng)等技術(shù),為發(fā)展空間站打下了基礎(chǔ),而且證明了:

在太空也和地面一樣,有必要把住房、工作場(chǎng)所與交通運(yùn)輸工具分開,將它們按各自的特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)和建造,這樣做可以免除相互間的干擾和制約,并使各自的發(fā)展獲得新的動(dòng)力;

航天員可以在載人太空實(shí)驗(yàn)室這樣規(guī)模的空間環(huán)境中生活、工作一定的時(shí)間,并能充分發(fā)揮作用;

用載人運(yùn)輸器輪換航天員,并用貨運(yùn)飛船補(bǔ)給物資,是使空間站獲得長壽命和高利用率的合理途徑;

載人太空實(shí)驗(yàn)室雖然不及空間站高級(jí),但與其前面出現(xiàn)的衛(wèi)星、飛船等航天器相比也是一個(gè)大的進(jìn)步。

載人太空實(shí)驗(yàn)室的定義

可以將表1和表2介紹的載人太空實(shí)驗(yàn)室的基本情況作如下概括:載人太空實(shí)驗(yàn)室的乘員為2～3名;航天員進(jìn)駐太空實(shí)驗(yàn)室的次數(shù)一般為2～3次;航天員每次進(jìn)駐的時(shí)間一般20～60天;載人太空實(shí)驗(yàn)室初始軌道平均高度一般在300公里左右;載人太空實(shí)驗(yàn)室的軌道壽命一般為1～2年。

由此,可以從量的概念上對(duì)現(xiàn)代載人太空實(shí)驗(yàn)室作出一個(gè)比較清晰的定義:現(xiàn)代載人太空實(shí)驗(yàn)室為具有一定試驗(yàn)條件的、可供數(shù)名(一般為2～3名)航天員作幾次(一般2～3次)短期(一般每次20～60天)巡訪和工作的、可較長期飛行(一般1～2年)的近地低軌道航天器?！?/p>