呂笑辰

空間站是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可供多名宇航員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的載人航天器?？臻g站分為單一式和組合式兩種。單一式空間站可由航天運(yùn)載器一次發(fā)射入軌，組合式空間站則由航天運(yùn)載器分批將組件送入軌道，在太空組裝而成。

1971年4月19日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一座空間站“禮炮1”號(hào)，從這時(shí)開始，人類進(jìn)入了一個(gè)開發(fā)、探索太空的新時(shí)代?！岸Y炮1”號(hào)空間站由軌道艙、服務(wù)艙和對(duì)接艙組成，呈不規(guī)則的圓柱形，總長(zhǎng)約12.5米，最大直徑4米，總重約18.5噸。它在約200千米高的軌道上運(yùn)行，站上裝有各種照相攝影設(shè)備和科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。它相繼與“聯(lián)盟10”號(hào)、“聯(lián)盟11”號(hào)兩艘飛船對(duì)接組成軌道聯(lián)合體，容積100立方米，可住6名宇航員?！岸Y炮1”號(hào)完成使命后于同年10月11日在太平洋上空墜毀。之后，“禮炮2”號(hào)發(fā)射到太空后由于自行解體而失敗。由于科學(xué)家的不斷研究和改進(jìn)，“禮炮3”號(hào)、“禮炮4”號(hào)、“禮炮5”號(hào)小型空間站均發(fā)射成功，并在太空中完成項(xiàng)多科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

“禮炮6”號(hào)和“禮炮7”號(hào)屬于第二代空間站，比第一代空間站要更大一些，宇航員在那里先后創(chuàng)造過210天和237天的長(zhǎng)期生活紀(jì)錄，還創(chuàng)造了首位女宇航員出艙作業(yè)的紀(jì)錄。人類開發(fā)太空、探索太空已經(jīng)跨出了一大步。

在這種背景下，美國(guó)也下定決心建造一個(gè)屬于自己的空間站，準(zhǔn)備超越蘇聯(lián)。1973年5月14日，美國(guó)成功發(fā)射了一座名叫“天空實(shí)驗(yàn)室”的空間站。這座空間站在435千米高的近圓空間軌道上運(yùn)行，全長(zhǎng)36米，最大直徑6.7米，總重77.5噸，由軌道艙、過渡艙和對(duì)接艙組成，可提供360立方米的工作場(chǎng)所。在載人飛行期間，宇航員用58種科學(xué)儀器進(jìn)行了270余項(xiàng)生物醫(yī)學(xué)、空間物理、天文觀測(cè)、資源勘探以及工藝技術(shù)等實(shí)驗(yàn)，拍攝了大量的太陽(yáng)活動(dòng)照片和地球表面照片，研究了人在空間活動(dòng)的各種現(xiàn)象。1979年7月12日，“天空實(shí)驗(yàn)室”在南印度洋上空墜入大氣層燒毀。它在軌運(yùn)行2249天，航程達(dá)14億千米。比起蘇聯(lián)的第二代空間站，它的運(yùn)行高度更高，質(zhì)量更重，工作場(chǎng)所更大，搭載人數(shù)更多，性能更強(qiáng)。

1986年2月20日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了“和平”號(hào)空間站。2000年年底，因“和平”號(hào)部件老化（設(shè)計(jì)壽命10年）且缺乏維修經(jīng)費(fèi)，俄羅斯宇航局決定讓其墜毀?！昂推健碧?hào)最終于2001年3月23日墜入地球大氣層。

1983年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)里根提出一項(xiàng)國(guó)際太空合作計(jì)劃———國(guó)際空間站，但一直沒有建成。經(jīng)過近10年的探索和多次重新設(shè)計(jì)，直到蘇聯(lián)解體、俄羅斯加盟，國(guó)際空間站才于1993年完成設(shè)計(jì)，開始實(shí)施。這個(gè)計(jì)劃化解了世界各國(guó)之間的隔閡，營(yíng)造了國(guó)家之間相互合作、相互溝通、相互交流的美好局面。國(guó)際空間站計(jì)劃分三階段進(jìn)行：1994年—1998年為第一階段，即準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行了9次美國(guó)航天飛機(jī)與俄羅斯“和平”號(hào)空間站的交會(huì)對(duì)接，取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)；第二階段的主要目標(biāo)是建成一個(gè)可搭載3人的初期空間站，因此，國(guó)際空間站的第二個(gè)組件———美國(guó)的“團(tuán)結(jié)”號(hào)節(jié)點(diǎn)艙于1998年12月4日由“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)送入軌道，并于12月7日與“曙光”號(hào)成功對(duì)接；第三階段為最終裝配和應(yīng)用階段。國(guó)際空間站建成后，可容納6人，工作壽命為15年～20年。

中國(guó)已于2011年9月29日21時(shí)16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“天宮1”號(hào)，這是中國(guó)第一個(gè)目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室。隨后，“神舟8”號(hào)、“神舟9”號(hào)、“神舟10”號(hào)飛船分別與“天宮1”號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)接。中國(guó)計(jì)劃在未來用“長(zhǎng)征5”號(hào)把自己的空間站送上太空，并最終建成一個(gè)基本型空間站。中國(guó)的首個(gè)空間站大致包括一個(gè)核心艙、一架貨運(yùn)飛船、一架載人飛船和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，總重量在100噸以下。其中的核心艙須長(zhǎng)期有人駐守，能與各種實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船和貨運(yùn)飛船對(duì)接。

最初，人類的第一個(gè)空間站———蘇聯(lián)“禮炮1”號(hào)空間站———是一個(gè)單一式空間站，只能與一艘飛船對(duì)接飛行。因 站上攜帶的食品、氧氣、燃料等儲(chǔ)備有限，在太空的壽命都不長(zhǎng)。但“禮炮1”號(hào)在太空中的平均運(yùn)行速度不是很快，大約只有3.6萬千米/時(shí)。這是非常成功的一點(diǎn)：人類第一座空間站具備了航天器沿地球表面做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)必須的速度。也就是說，“禮炮1”號(hào)達(dá)到了航天器最小發(fā)射速度及最大運(yùn)行速度，也說明該航天器是沿著地球表面運(yùn)行的。就因?yàn)檫@樣，“禮炮1”號(hào)空間站才能在距離地球表面平均高度約200千米的太空中飛行。

可是又有誰(shuí)知道，在這成功的背后隱藏著多少不為人知的故事。蘇聯(lián)在研發(fā)“禮炮1”號(hào)空間站時(shí)，科學(xué)家都提出空間站并不是在太空中一動(dòng)不動(dòng)的，如果停止的話，它就會(huì)被地球引力拉回地球，那將會(huì)是一件非?？膳碌氖虑椤Ｈ绻岸Y炮1”號(hào)空間站在太空中的運(yùn)行速度沒有達(dá)到第一宇宙速度，那它也不可能擺脫地球引力，不可能環(huán)繞地球做圓周飛行，其后果也是被拉回地球。

面對(duì)這兩大難題，科學(xué)家必須改進(jìn)推進(jìn)器，使推進(jìn)器動(dòng)力更大，效率更高，從而使得空間站在太空中的運(yùn)行速度加快。但是由于沒有考慮空間站本身的運(yùn)載能力，盲目需求的結(jié)果是燃料等儲(chǔ)備有限，從而導(dǎo)致在太空的壽命都不長(zhǎng)。面對(duì)“禮炮1”號(hào)空間站的一些缺陷，科學(xué)家也在不斷尋找原因，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，以便找到更好的改進(jìn)方法，從而取得巨大的飛躍。

比如一些科學(xué)家提出這樣一個(gè)問題：宇航員在失重環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間生活工作，會(huì)不會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生危害呢？經(jīng)過多次的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以及反復(fù)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家得出結(jié)論：微重力環(huán)境對(duì)宇航員的健康、安全和工作能力會(huì)產(chǎn)生重要影響，中長(zhǎng)期在空間站生活工作可導(dǎo)致宇航員出現(xiàn)多種生理、病理現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為心血管功能障礙、骨丟失、免疫功能下降、肌肉萎縮、內(nèi)分泌機(jī)能紊亂、工作能力下降等。由此可見，對(duì)人體的危害還是非常大的。為此，面對(duì)這個(gè)問題，科學(xué)家經(jīng)過反復(fù)嘗試，終于找到了一個(gè)很好的辦法：讓宇航員在空間站中不斷運(yùn)動(dòng)，從而使得心臟也在有重力的環(huán)境中不停運(yùn)動(dòng)，繼而維持心血管功能的平衡以及身體各種機(jī)能的平衡。很快，這種方案得以實(shí)施，并在之后的各種空間站里都取得了明顯的效果，使得宇航員在空間站中生活工作的時(shí)間更長(zhǎng)?？臻g站的發(fā)展向前邁了一大步。

在“阿波羅”飛船與美國(guó)“天空實(shí)驗(yàn)室”對(duì)接前夕，一些科學(xué)家提出了一個(gè)設(shè)想：“阿波羅”飛船與“天空實(shí)驗(yàn)室”對(duì)接時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致氣壓不平衡，從而使得宇航員由于氣壓不平衡而產(chǎn)生身體不適應(yīng)，對(duì)宇航員的健康產(chǎn)生一定的影響。為此，科學(xué)家提出，在“阿波羅”飛船與“天空實(shí)驗(yàn)室”對(duì)接過程中安放一個(gè)氣壓艙，當(dāng)“阿波羅”飛船的宇航員與“天空實(shí)驗(yàn)室”的宇航員會(huì)見時(shí)，宇航員必須先進(jìn)入氣壓艙。等到宇航員完全適應(yīng)那里的氣壓時(shí)，氣壓艙才會(huì)打開，宇航員便可以會(huì)面了。不久后，這個(gè)設(shè)想被用在了“阿波羅”飛船與“天空實(shí)驗(yàn)室”的對(duì)接中，并取得了巨大的成功。這次成功意味著空間站的發(fā)展取得了飛躍性的突破。

由于空間站已逐步演變成了國(guó)際空間站，更多的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。最早的宇航服并不能滿足宇航員的舒適感，甚至還無法防止一些宇宙有害射線的入侵。后來，科學(xué)家研發(fā)出一種恒溫式的宇航服，它比最早的宇航服更舒適、更安全（據(jù)說，現(xiàn)在一件宇航服的價(jià)格為3000萬元人民幣，真是太昂貴了）。就如宇航員在空間站外作業(yè)，最早是一根通信線連著宇航服。但這有利有弊。弊在于通信線的長(zhǎng)度不能滿足宇航員的作業(yè)長(zhǎng)度，而且通信線要是拉得很長(zhǎng)，就有可能纏繞到某些地方，纏繞太緊的話就有可能把通信線拉斷，不僅會(huì)使宇航員與外界失去聯(lián)系，甚至還會(huì)危及宇航員的生命。而現(xiàn)在的宇航服后面都有通信設(shè)備，宇航員獨(dú)自在空間站外面作業(yè)時(shí)，會(huì)更加便利，更加安全。

由于國(guó)際空間站面積的不斷擴(kuò)大，宇航員的作業(yè)量也隨之增加，光靠人力是無法完成的。面對(duì)這個(gè)問題，一位加拿大科學(xué)家發(fā)明了機(jī)械手，從根本上解決了這一問題，這也是在這個(gè)方面機(jī)器比人的優(yōu)越性。

到目前為止，國(guó)際空間站以美國(guó)、俄羅斯為首，有加拿大、日本、巴西和歐空局（11個(gè)國(guó)家）共16個(gè)國(guó)家參與研制。國(guó)際空間站，這一多國(guó)共同建設(shè)的太空項(xiàng)目，總投資達(dá)1500億美元，主要目的定位于科學(xué)技術(shù)研究的太空軌道實(shí)驗(yàn)室。其身處距離地面大約354千米的軌道里，由13個(gè)空間艙組成，常駐宇航員最多可容納6人，站體總重約454噸。值得一提的是，在國(guó)際空間站籌劃建設(shè)時(shí)，美國(guó)極力反對(duì)邀請(qǐng)中國(guó)參與，所以中國(guó)沒能成為國(guó)際空間站的啟動(dòng)方。這是因?yàn)槊绹?guó)認(rèn)為國(guó)際空間站技術(shù)有軍事用途，所以對(duì)中國(guó)實(shí)施了制裁。但是，中國(guó)計(jì)劃于2020年前后建成自己的空間站。

空間站的發(fā)展是通過不斷的失敗以及不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新而取得進(jìn)步的，我相信未來的空間站會(huì)更加優(yōu)越、完善。人類科技的進(jìn)步是通過不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新而取得的?？偟膩碚f，空間站是人類科技進(jìn)步的象征，是人類開發(fā)太空、探索太空的第一步。

空間站的發(fā)展及歷史進(jìn)程是豐富多彩的。（盛文娟插圖）