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原創(chuàng)老局長 星海情報局 昨天 二戰(zhàn)結(jié)束之后不久，美蘇冷戰(zhàn)便開始了。和冷戰(zhàn)同時進行的，是兩個超級大國之間的“太空競賽”。 在這條路上，蘇聯(lián)人走在了最前面。1957年10月4日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類的第一顆人造衛(wèi)星——斯普特尼克1號。 ▲ 俄國人發(fā)射了 人類第一顆“月亮” 消息傳到美國，舉國震驚，不少報紙和雜志都將“斯普特尼克1號”成為“蘇聯(lián)月亮”，甚至一度出現(xiàn)了“Sputnik Mania”（斯普特尼克癲狂）—— 不少美國人將這視為“美國歷史上最恐怖的一天”。 ▲ 斯普特尼克癲狂 幾年之后，莫斯科時間1961年4月12日早晨9時07分。蘇聯(lián)航天員尤里·加加林乘坐“東方1號”宇宙飛船升空，在太空中停留了1小時48分鐘，完成了人類歷史上首次載人太空飛行，圓了全人類走向太空的夢。 ▲ 太空第一人 尤里·加加林 也是從這一刻開始，美蘇之間的航天競賽，開始漸漸進入的了白熱化階段。 在那段時間里，美蘇雙方都在不計成本地發(fā)展各自的“太空計劃”。在衛(wèi)星、載人航天競賽上落后的美國決定直接玩兒一票大的——登陸月球。 1969年7月20日，美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗乘坐“阿波羅11號”飛船成功登陸月球。美國一舉翻盤，成功在“太空競賽”中超越了蘇聯(lián)。 ▲ 阿波羅11號任務(wù)成員 左起：阿姆斯特朗、柯林斯、奧爾德林 但這樣龐大的科研項目，往往是難以持續(xù)的。阿波羅計劃的開銷甚至一度達到了美國全年GDP的4%，數(shù)萬家企業(yè)，數(shù)十萬工作人員都在圍繞這個項目而不計成本地進行攻關(guān)研究。 在那個信奉“掌握太空就掌握地球”的年代，人們對太空的認(rèn)識深刻地受到地球上的故事的影響——探索太空不是出于對科學(xué)奧秘的探索，而是出于政治與軍事的競爭。 好在，理性最終還是戰(zhàn)勝了狂熱——當(dāng)人類對太空的認(rèn)知越來越清楚，技術(shù)發(fā)展的趨勢也越來越合理：登月、深空探測之類的課題，漸漸不再屬于大國之間的科技競賽，回歸了科學(xué)探索的本質(zhì)。 大國之間競相角逐的，是更加實用的技術(shù)，比如，空間站。 目前，只有中美俄（蘇）三個國家獨立掌握了設(shè)計、發(fā)射、對接空間站的技術(shù)。所以在我的眼里，世界上也只有中美俄（蘇）有資格稱作“航天大國，航天強國”。 為什么中國要有空間站 空間站的重要性，主要體現(xiàn)在兩個方面： 第一，它本身的設(shè)計和發(fā)射，就是中國航天實力的證明。 第二，它能夠給未來的科學(xué)研究工作鋪平道路。 當(dāng)代的空間站，本質(zhì)上是一個太空中的實驗室——漂浮在太空中的空間站，能夠提供地球上難以實現(xiàn)的真空、微重力、宇宙射線輻射等各種物理環(huán)境。 舉個簡單的例子：航天員在太空失重的環(huán)境下會出現(xiàn)骨質(zhì)流失的現(xiàn)象，根據(jù)國際空間站航天員的數(shù)據(jù)顯示，骨密度的流失率達到了每月1.5%——這相當(dāng)于地面上更年期女性一年的骨質(zhì)流失量——倘若長期處于太空環(huán)境之中，航天員將必然地患上骨質(zhì)疏松癥。 為了保證航天員的健康，科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)了包括體育鍛煉、飲食等對抗骨質(zhì)流失的方法，在這個過程中也增加了對人體的了解，掌握了人體衰老、骨密度變化的規(guī)律。 在國際空間站上，NASA和美國制藥公司對小白鼠做了一系列的實驗，這些實驗的目的就是搞清楚太空環(huán)境對骨骼的影響，并最終開發(fā)出相關(guān)的特效藥。 ▲ 小白鼠在空間站里的家 在國際空間站研究結(jié)果的基礎(chǔ)上 ，美國安進公司（AMGEN）開發(fā)了專門治療骨質(zhì)疏松癥的藥物“普羅力Prolia”。 除了科研之外，空間站在國防安全建設(shè)上也有重要的意義。 以美國國防部為例，美軍利用空間站進行了大量具有潛在軍事意義的實驗，包括但不限于材料、導(dǎo)航、光學(xué)偵察等項目。 1984年，美軍發(fā)射了LDEF長期暴露設(shè)施，這種設(shè)備專門將各種材料暴露在太空之中，以觀察太空環(huán)境對不同材料的不利影響：外層空間的原子氧會對某些塑料和金屬形成嚴(yán)重的腐蝕。太空中四射的極紫外線輻射也會讓許多涂層產(chǎn)生質(zhì)變。后期進行的“國際空間站材料實驗（MISSE）”也是基于類似的目的。 ▲ 上面每一個圓形、方塊， 都是一種新材料樣本 通過這些研究項目，美軍得以掌握了大量材料的屬性與長期表現(xiàn)，從而能夠在后續(xù)的太空競賽中獲得更多的領(lǐng)先優(yōu)勢。 空間站的存在，意味著科學(xué)家們獲得了地球上幾乎不存在或者難以長期保持的特殊環(huán)境條件——失重、宇宙輻射、極端溫差、真空。 如果我們沒有自己的空間站，就根本沒有機會進行相關(guān)的實驗。做不了這樣的實驗，很多研究就沒辦法繼續(xù)進行。 這些研究不僅和航天、國防有關(guān)，還可能涉及農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)、電子等多個領(lǐng)域。長期來看，空間站的有無，影響的是中國是否能點亮更多科技樹。 空間站的發(fā)展歷程 第一代空間站 受到美國登月的刺激，為了從航天科技上再勝過美國一籌，蘇聯(lián)開始集中力量研發(fā)空間站相關(guān)技術(shù)。我們現(xiàn)在已經(jīng)很難想象當(dāng)年蘇聯(lián)工程師們的壓力：從1970年到1971年初，蘇聯(lián)在不到一年的時間里就基本完成了空間站核心艙的建造工作。 但在第一代空間站的探索過程中，蘇聯(lián)人也付出了慘痛的代價。 1971年4月19日，蘇聯(lián)在拜科努爾發(fā)射場發(fā)射了“禮炮1號”的核心艙。6月6日，三名蘇聯(lián)航天員同樣從拜科努爾基地升空，成功完成了和“禮炮1號”的對接任務(wù)，并進入空間站，在軌道中生活了23天18小時。 6月30日凌晨時分，三名宇航員搭乘返回艙返回地面。但在和空間站分離的過程中，返回艙的減壓閥被震開，艙內(nèi)開始急速減壓，氧氣被抽走，三名宇航員在極短的時間里就因急性缺氧和體液沸騰而犧牲。 直到著陸后，地面人員才發(fā)現(xiàn)了三名已經(jīng)遇難的宇航員。
兩年后，1973年，美國人也加入了“空間站”俱樂部。 在“阿波羅計劃”中，NASA已經(jīng)擁有了推力足夠強大的“土星5號”火箭。因此，美國航天局能夠?qū)⒏蟾氐脑O(shè)備發(fā)射到地球軌道上去。依靠這種技術(shù)優(yōu)勢，美國的第一座空間站“天空實驗室”堪稱奢華——全長36米，最大直徑6.7米，質(zhì)量近80噸，可用工作空間360m3，整個空間相當(dāng)于一個實用面積120平米的住宅。 除了巨大的空間，生活設(shè)施也非常到位——“天空實驗室”里的食物儲西藏里足夠容納900公斤食物，還配備了食品冷凍/加熱設(shè)備。宇航員甚至還可以在空間站里用香皂洗熱水澡或者正常上廁所。 相比之下，“禮炮1號”就顯得比較寒酸了——全長僅有15.8米，最大直徑4米，可用空間只有99m3。 第二代空間站 第二代空間站和第一代空間站的主要區(qū)別，在于接口數(shù)量：一代和二代空間站都只有一個艙室，但二代空間站前后兩端都有接口，一代空間站僅有一端有接口。 擁有兩個接口的空間站，在接駁載人飛船的時候，還可以多一個接口來接駁貨運飛船。在緊急情況下，二代空間站可以快速補充零部件或者給養(yǎng)。
但實際上，二代空間站在技術(shù)上并沒有完全超出一代空間站太多，它更多只是一代空間站的豪華版。在二代空間站時期，最著名的不是技術(shù)而是故事。 僅僅“禮炮7號”一座空間站，就給我們貢獻了一段堪稱傳奇的往事。 1985年2月11日，禮炮7號在太空中靜靜地漂浮著，前一批宇航員已經(jīng)安全返回地面，后一批宇航員還沒有到來。此時，技術(shù)人員們發(fā)現(xiàn)了些許異常——“禮炮7號”的電子系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，故障導(dǎo)致“禮炮七號”無法發(fā)射信號。但由于地面技術(shù)人員的操作失誤，情況變得更糟糕了——壞掉的不僅僅只是信號發(fā)射器，連接收器也被燒壞了。 于是，“禮炮7號”瞬間變成了一個在茫茫太空中高速飛行的“隕石”。此時，蘇聯(lián)航天人面前有兩條路：第一，更先進的“和平號”空間站已經(jīng)接近完成，他們可以放棄“禮炮7號”。讓它隨著時間慢慢墜落。第二，送兩個人上去修，但稍不注意就會導(dǎo)致航天災(zāi)難。 不出所料，蘇聯(lián)工程師的那股子熊脾氣又上頭了——他們果斷選擇了第二個方案。1985年6月6日，兩名經(jīng)驗豐富的宇航員奉命乘坐“聯(lián)盟”飛船上天拯救已經(jīng)陷入癱瘓狀態(tài)的“禮炮7號”。 我們需要記住這兩個人的名字：飛船駕駛員 賈尼別科夫、機械師 薩維內(nèi)赫。
▲ 禮炮7號救援任務(wù)成員： 左起：薩維內(nèi)赫、賈尼別科夫 經(jīng)過兩天的飛行之后，他們終于從舷窗里看到了失聯(lián)四個月的“禮炮7號”。很快，他們發(fā)現(xiàn)：實際情況比預(yù)料的更加糟糕——禮炮7號正在像一個醉鬼似的旋轉(zhuǎn)，同時它的太陽能電池板也出了問題。 以往，飛船和空間站之間的通信是正常的。對接時候，兩者會保持相對靜止，在地面站的協(xié)調(diào)下緩緩瞄準(zhǔn)對齊，然后對接。但這次，空間站完全失聯(lián)，同時還在不斷旋轉(zhuǎn)。 然而，真實情況往往比電影更精彩——即便在電腦輔助之下，對接任務(wù)也并不容易。但藝高人膽大的賈尼別科夫硬是靠肉眼觀察和手動操作一次性就對接成功了。 或許對他來說這點事兒根本不算什么，畢竟幾年前他也曾經(jīng)純手動對接過一次，花的時間比電腦輔助情況下還要快14分鐘。 第三代空間站 1986年2月19日，蘇聯(lián)“和平號”空間站發(fā)射升空，人類迎來了第三代空間站。和先前的空間站相比，第三代空間站已經(jīng)趨近完美。按照設(shè)計，“和平號”上搭載了多個不同的艙室且有多個接口，形成了多模塊、積木式的結(jié)構(gòu)。 “和平號”空間站的性能遠超先前一切空間站，但可惜，她來得實在太晚了。當(dāng)“和平號”空間站升空的時候，她的祖國距離分崩離析也就只剩五年多了。 在解體之前的那段時間，蘇聯(lián)經(jīng)濟幾乎趨于崩潰：傳說，連航天員向地面請求運送蜂蜜上來的需求都已經(jīng)無法滿足了——因為已經(jīng)買不到蜂蜜了。
1991年12月25日晚，蘇聯(lián)總統(tǒng)（沒錯）“地圖頭”戈爾巴喬夫宣布蘇聯(lián)解體。26日凌晨，蘇聯(lián)國旗從克里姆林宮的穹頂上緩緩降下，整個俄羅斯都亂做了一團。 地面上的事情，尚且掰扯不清，誰還有精力去照顧天空中的“和平號”呢？ 當(dāng)蘇聯(lián)解體的時候，作為宇航員駐守“和平號”的 克里卡廖夫 似乎被人遺忘了。地球上的那個“紅色帝國”已經(jīng)分崩離析，而空間站里卻還有一個蘇聯(lián)公民。盡管他從和地面的聯(lián)絡(luò)中知道了一切，多次向請求返回地球，但他得到的回答卻一直是“繼續(xù)待命”。 此時的俄羅斯經(jīng)濟已經(jīng)崩潰，無力再支付“和平號”空間站的維護費用，甚至一度計劃將和平號空間站賣給美國。 要不是德國人花了2400萬美元購買了未來進入“和平號”空間站的一個名額，克里卡廖夫回歸地面的日子只怕遙遙無期。 直到蘇聯(lián)解體后的三個月，1992年3月25日，這位“蘇聯(lián)太空遺民”才終于回到了地球，變成了俄羅斯公民。
▲ 返回地球的克里卡廖夫 面色蒼白，身體虛弱 蘇聯(lián)解體之后，缺錢的俄羅斯選擇和其他國家共同運行“和平號”空間站。美國借此機會為俄羅斯航天部門提供了大量的資金，以供應(yīng)“和平號”的各種成本，同時也學(xué)習(xí)了蘇聯(lián)在空間站方面的各種先進技術(shù)和經(jīng)驗。 在之后的十年時間里，“和平號”接待了來自多個國家的宇航員，實質(zhì)上扮演了“國際空間站”的角色——直到2001年，她終于沖入大氣層、墜入大洋。 第四代空間站 蘇聯(lián)解體之后的很長一段時間里，美國是世界上唯一的超級大國。同時也是唯一有能力玩空間站的玩家。 1998年，由美國NASA牽頭，俄聯(lián)邦航天局（RFSA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）、加拿大太空局（CSA）和歐洲空間局（ESA）共同研究、建造的國家空間站開始進行建設(shè)。 在之后十幾年的時間里，各個模塊相繼被發(fā)射到軌道上與國際空間站對接。2011年2月，國際空間站組裝工作結(jié)束。國際空間站也就成為了人類擁有過的最大規(guī)模的空間站。
中國人對空間站的探索 由于歷史和經(jīng)濟的原因，我們的起步比較晚，相對于美國和蘇聯(lián)，我們落后了20多年。幸好，我們趕上來了！ 1992年，中央決定了中國載人航天“三步走”戰(zhàn)略，決定開始發(fā)展載人航天。第一步是“能上天”，即將宇航員安全送入太空并返回。第二步是“能出艙”，即宇航員能在太空中完成太空行走。第三步是“建立小型空間站”，即在軌道上建立一個小型的、實驗性質(zhì)的太空艙以驗證各種技術(shù)。
▲ 中國第一位航天員 楊利偉 2003年，航天員楊利偉搭乘“神舟5號”飛船成功沖出地球，成為了歷史上第一個飛出大氣層的中國人。載人航天第一步“能上天”順利完成。2008年9月25日，航天員翟志剛搭乘“神舟7號”飛船升空。27日下午4點40分，翟志剛出艙進行太空行走，第二步也順利完成。
▲ 翟志剛在太空行走 現(xiàn)在，就只差第三步了。 在2009年的春晚上，“天宮一號”的模型登臺亮相。所有人都清楚，中國也要發(fā)展自己的空間站了。 2011年9月29日，“天宮1號”目標(biāo)飛行器升空。但這里，大家可能會有一些疑惑——為什么不叫“空間站”而叫“目標(biāo)飛行器”呢？ 原因在于，“空間交會對接”是空間站必要的技術(shù)。空間交會對接，就是要求扮演“追蹤飛行器”的宇宙飛船在軌道上精確捕捉“目標(biāo)飛行器”、實現(xiàn)對接，交換必要的人員和物資。  |
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