載人太空實驗室

羽佳

載人太空實驗室是對“初級階段空間站”的一個比較規范和科學的稱呼。它包括前蘇聯“禮炮”1～5號空間站、美國的“天空實驗室”和歐洲航天局的“空間實驗室”等。

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

載人太空實驗室與空間站的根本區別

載人太空實驗室與空間站的根本區別在于是否具有補給能力。

空間站在壽命期間是需要和能夠補充物資(包括推進劑)和更換設備的。因此,一般來講,空間站的規模較大,現仍在太空軌道上的前蘇聯/俄羅斯的“和平”號空間站的質量有120多噸、可連接6個艙體,美國和俄羅斯等16個國家正在聯合研制的“阿爾法”號國際空間站的最終質量將達到420噸;壽命較長,至少5年左右,有的已達到10年以上;技術較復雜,對接口不少于2個,可對接載人飛船和貨運飛船,特大型空間站還需分批發射、在軌組裝;具有一定的試驗條件和生產條件,既能進行空間科學技術試驗,又能開展一定規模的空間試生產。

與空間站相反,載人太空實驗室在壽命期間內基本上不補充物資和更換設備,就是說它在發射時已基本帶足壽命期間所需的物資和設備。因此,一般來講,載人太空實驗室的規模較小、壽命較短、技術較簡單、雖具有一定的試驗條件但不具備生產條件。

載人太空實驗室基本情況

前蘇聯于1971年4月19日發射成功的“禮炮”1號太空實驗室標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驗室的新階段。此后,前蘇聯又于1973年～1976年相繼發射了“禮炮”2號、3號、4號和5號載人太空實驗室。“禮炮”1～5號太空實驗只有1個對接口,用來與運送航天員的“聯盟”號載人飛船對接。在這5個太空實驗室中,除“禮炮”2號入軌后即出現故障、失去控制后自動解體外,其余4個都接待過航天員并進行了對地觀測、天文觀察、生命科學和醫學研究等活動。

美國于1973年5月14日將迄今為止該國唯一的太空實驗室——“天空實驗室”(Skylab)(見右圖)發射入軌。發射飛行過程中,由于其軌道工作艙外面的微流星防護罩提前打開,致使它被強大的氣流撕毀,并帶走軌道工作艙上的一個太陽能電池翼,剩下的另一個太陽能電池翼又被防護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,使艙內溫度升高到55℃左右。為此,美國于當月用不帶登月艙的“阿波羅”號飛船向“天空實驗室”派遣了3名航天員去進行緊急修理。為軌道工作艙架設了1頂直徑10米的遮陽傘,釋放了被卡住的太陽能電池翼,使“天空實驗室”重新具有了良好的工作條件。美國科學家認為,“天空實驗室”的研究成果對未來空間站的設計很重要,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。“天空實驗室”有2個對接口,可同時停靠2艘飛船,但沒有考慮后續補給工作,航天員的生活必需品和實驗器件均在它發射時攜帶上天。在軌期間,它進行了對地、對太陽的觀測和材料加工試驗等太空開發活動。

歐洲航天局研制的“空間實驗室”(Spacelab)于1983年11月28日首次隨同美國航天飛機進入太空軌道,以后又曾幾次乘航天飛機上天進行試驗。

上述這些載人太空實驗室的發射時間、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驗室,不僅解決了建設空間站的許多重大技術問題,諸如:把大型航天器送入近地低軌道、多個航天器的對接組合和姿態控制、航天員出艙活動等技術,為發展空間站打下了基礎,而且證明了:

在太空也和地面一樣,有必要把住房、工作場所與交通運輸工具分開,將它們按各自的特點分別設計和建造,這樣做可以免除相互間的干擾和制約,并使各自的發展獲得新的動力;

航天員可以在載人太空實驗室這樣規模的空間環境中生活、工作一定的時間,并能充分發揮作用;

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

載人太空實驗室雖然不及空間站高級,但與其前面出現的衛星、飛船等航天器相比也是一個大的進步。

載人太空實驗室的定義

可以將表1和表2介紹的載人太空實驗室的基本情況作如下概括:載人太空實驗室的乘員為2～3名;航天員進駐太空實驗室的次數一般為2～3次;航天員每次進駐的時間一般20～60天;載人太空實驗室初始軌道平均高度一般在300公里左右;載人太空實驗室的軌道壽命一般為1～2年。

由此,可以從量的概念上對現代載人太空實驗室作出一個比較清晰的定義:現代載人太空實驗室為具有一定試驗條件的、可供數名(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。■