把實驗室搬上太空

1969年7月22日，阿波羅11號載人飛船圓滿結束了登月任務，成功從月面起飛，然后脫離月球軌道，踏上了返回地球的旅途。就在這一天，美國航宇局決定用土星5號火箭發射一座空間站，并用土星1B火箭發射三艘載人飛船，分別將三批航天員送入站內工作生活。這個決定引出了美國歷史上另一個載人航天計劃——天空實驗室。

建造空間站是土星5號總設計師馮·布勞恩的一個美好愿望。1965年以后，美國航宇局開始論證阿波羅應用計劃，布勞恩從中看到了希望，于是他領導的預研組提出在土星火箭第三級S-4B的基礎上研制空間站的計劃。隨著這項“后阿波羅計劃”的深入研究，有人又進一步提出了建議，此后幾經修改，美國航宇局才確定了整體方案，并在阿波羅11號登月期間做出了最終決定。第二年，美國總統尼克松向外界公開了天空實驗室計劃，他說：“我們應該設法擴大人類在天上生活和工作的能力。實驗性空間站將是這項工作的重要部分，我們現在正在建造的這種空間站——使用為阿波羅計劃發展的系統——將在幾年以后就可以進行飛行。在這十年中，我們期望人類能夠在天上每次工作幾個月時間。”

美國的天空實驗室由軌道艙、多功能對接艙、過渡艙和阿波羅太陽望遠鏡組成，當時造價26億美元。為了節省資金和時間，天空實驗室借用了阿波羅計劃的一些技術和部件。其中，全長8.9米、直徑6.6米的軌道艙就是用土星5號第三級火箭的液氫液氧貯箱改裝而成的，中間用一層隔板將其分隔成上下兩部分，一部分是實驗間，一部分是生活和工作區。軌道艙的兩側安裝了兩塊總面積730平方米，如同翅膀一樣的大型太陽能電池板，作為天空實驗室的主要供電系統。軌道艙的一端是直徑6.6米、長5.3米的過渡艙，它的另一端連接著多功能對接艙。對接艙的一端和側面各設有一個對接口，可同時對接兩艘阿波羅飛船。天空實驗室還安裝了一臺最主要的科學儀器——阿波羅天文望遠鏡。它總重11噸，包括8種光學儀器，價值1.2億美元。鏡架上裝有4塊總面積為140多平方米的太陽電池板，可為望遠鏡提供11千瓦的電能。

軌道艙、多功能對接艙、過渡艙和阿波羅飛船連在一起全長36米，重約90噸，內部容積達300多立方米，相當于一套兩室一廳的住房，規模比蘇聯的禮炮號和和平號空間站大得多。

1973年5月14日，天空實驗室由土星5號火箭從肯尼迪航天中心發射升空，63秒后，火箭進入最大動壓區。這時，一個意想不到的事故發生了，隕石防護罩因提前打開立即被高速氣流撕掉；更為嚴重的是，安裝在軌道艙兩側的兩塊太陽能電池板中的一塊也被氣流撕掉了。

十多分鐘后，天空實驗室進入了442千米的預定軌道，它按照地面控制人員的指令，順利旋轉了阿波羅太陽望遠鏡，并展開了4塊風車狀的電池板，但是僥幸保住的另一塊電池板卻因被一塊防護罩碎片纏住而無法打開。

太陽電池板的故障，使天空實驗室損失了一多半的電能，嚴重威脅到它的安全，并影響航天員按計劃進站工作。尤為嚴重的是，隕石防護罩上面涂有作為被動式溫度控制系統的絕熱涂層，因此它被撕掉后，軌道艙由于直接受到陽光照射，里面的溫度急劇上升；雖然地面控制人員及時采取措施，調整了天空實驗室姿態，使它免受陽光直射，可是其內部的平均溫度仍然達到50℃左右，有的地方竟高達88℃。在這樣的環境里，航天員根本無法生存。

事故發生后，美國航宇局立即決定推遲第二天將3名航天員送往天空實驗室的發射計劃，同時命令所屬研究中心利用一切手段和能力，研究拯救天空實驗室的技術方案。于是，飛行計劃人員緊急行動起來，連續開會商討對策，所有的主承包商和子承包商也參加了拯救活動。

經過認真研究，專家們很快制訂了切實可行的拯救方案。一種辦法是制造一頂遮陽篷，它由三層聚脂薄膜制成，計劃由航天員打開飛船艙門，探出身體把它鋪開，系在天空實驗室受太陽直射的一側。第二種辦法是讓航天員進入天空實驗室，從過渡艙口撐起一頂遮陽傘，使之免受太陽直射。第三種辦法是航天員出艙到其外壁上鋪上可折疊的防熱層。

方案一經確定，航宇局全體有關人員立即行動。參與拯救行動的3名航天員康拉德、韋茨和克爾溫馬上返回約翰遜航天中心進行準備。

多次把航員送上月球的阿波羅飛船，這次成了拯救天空實驗室的“工程救險車”。為了使它具備五天搶修工作所需的飛行能力，技術人員卸下了一部分已經裝上的實驗設備，然后裝上充足的食物和燃料。

經過11個晝夜不停地工作，工程師們以最快速度完成了拯救天空實驗室所需的各項準備。約翰遜航天中心完成了遮陽篷的設計和制造，馬歇爾航天中心設計制造出遮陽傘。同時，工程師們還趕制了一件特殊切割工具，準備讓出艙航天員拿著剪掉纏住太陽電池板的防護罩碎片。

1973年5月25日，由康拉德、克爾溫和韋茨3名航天員組成的搶修小組，乘坐土星1B火箭發射的阿波羅飛船飛往天空實驗室。8小時后，飛船接近天空實驗室，航天員利用圍繞它機動飛行的機會，觀察了它的損壞情況，并拍攝了照片轉發給地面控制中心做進一步分折。

天空實驗室的故障和專家們分析的結果基本一致，這使航天員修復天空實驗室成為可能。按照原訂計劃，阿波羅飛船成功與天空實驗室實現了對接。午飯之后，阿波羅飛船脫離了天空實驗室，隨后一場舉世矚目的太空維修活動開始了。

在雙腿被克爾溫抓住的情況下，韋茨把上身探出飛船艙門，舉起工具去切割纏住大陽能電池板上的碎片。可是由于纏得太緊，盡管費了很長時間，也沒有達到目的。另一項太空作業——鋪開并系住6米×6米的遮陽篷，也由于時間不多未進行，航天員只好再次與天空實驗室對接。這時，又一個意外情況發生了——對接遇到了麻煩，重復了4次都沒有成功。原來，阿波羅飛船的對接探測器系統出了故障。如果對接不成功，飛船不得不返回地面，太空維修只能半途而廢。因此，航天員采取了一種極端方法——重新穿上航天服，把艙內空氣排盡，然后打開飛船艙門，拆去對接探頭的一部分。這次，對接終于成功了。

第二天，航天員開始為天空實驗室支撐遮陽傘。這種遮陽傘比人在地面使用的普通遮陽傘大得多，它由一根長8米多的可伸縮桿和面積7米×7米的傘布組成。 撐傘時，克爾溫通過飛船的舷窗監視著整個過程，康拉德和韋茨一起把遮陽傘穿過過渡艙口伸出去。一個令人興奮的情況出現了，他們驚喜地看到，打開后的遮陽傘遮住了直射的陽光，艙內溫度開始逐漸下降，最后穩定在27℃左右，可以供航天員居住了。

高溫問題解決后，剩下的是電力不足的問題。雖然，阿波羅飛船的燃料電池為天空實驗室補充了部分電力，可以暫時解決因僅靠阿波羅天文望遠鏡上4塊小太陽電池而出現的電力不足問題；同時，專家為節省電力，取消了一部分耗電較大的實驗，航天員也注意節省用電，關掉了全部不必要的照明和通風設備，甚至連食物都不熱，洗澡水都不燒了。但這畢竟不是長遠之計，因為燃料電池只夠使用3個星期左右。

為了徹底解決電力不足的問題，航天員們決定再做一次嘗試，試圖修復那塊殘廢的太陽能電池板。6月7日，康拉德和克爾溫穿上航天服，爬出天空實驗室。他們經過3個多小時的艙外作業，終于去除了纏住電池板的隕石防護罩碎片，使它正常地伸展出來，開始為天空實驗室供電。雖然另一個太陽能電池板再也找不回來了，但是保留住一塊總比沒有強。

當天空實驗室排除故障“起死回生”后，美國航宇局一片歡騰，美國總統尼克松也特地發來了賀電，他說：“我代表美國人民對你們成功地修理了世界上第一個真正的空間站表示祝賀和贊賞。在你們離開地球的兩個星期里，你們完成了臨行前的誓言：我們要修理好所有的東西，還要做更多的工作。既然人類在空間能像在地球上那樣工作，我們大家現在都有了新的勇氣。”

成功拯救天空實驗室之后，3名航天員開始進行科學實驗，他們用阿波羅天文望遠鏡對太陽進行觀測，拍攝地球照片，進行生物醫學實驗，并全面考察了空間站上的生活系統和生命保障系統。各種研究項目表明，航天員完全可以在太空環境中生活和長時間工作。

經過28天的軌道飛行之后，3位航天員于1973年6月22日返回地面。一個月后的7月28日，第二批3名航天員比恩、加里奧特、洛斯馬又乘飛船前往天空實驗室，繼他們之后是第三批航天員卡爾、吉布森、玻格的進駐。后兩批航天員分別工作和生活了59天和84天，他們比第一批航天員完成了更多的科學實驗。這些實驗共分為四大類。一是對太陽進行觀測研究；二是進行較長時間的生物醫學研究；三是對地球資源進行細致勘測；四是進行全面工程技術實驗。

1974年2月7日，第三批航天員離開天空實驗室返回地球，此后天空實驗室開始處于無人飛行狀態。1979年7月11日，隨著地面人員發出的最后一道指令，天空實驗室啟動制動火箭。7月12日，當地時間零時37分，這座共計飛行2249天、航程一億四千萬千米的空間站墜入大氣層，將流星雨般的數噸殘骸撒向南印度洋和澳大利亞西部荒涼的沙漠地區。