书城童书我的第一本航天科学探索发现全纪录
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第21章 重大发明与发现(8)

作为冷战时代美苏争霸的产物,暴风雪号凝聚的是最先进的技术,在很多方面还优于美国的航天飞机。首先,暴风雪号的主发动机不是装在航天飞机尾部,而是安装在能源号火箭上,这样就大大减轻了航天飞机的入轨重量,同时能腾出位置安装小型机动飞行发动机和减速制动伞。其次,暴风雪号着陆时,可用尾部的小型发动机做有动力的机动飞行,安全准确地降落在狭长的跑道上,万一着陆失败,还可以将航天飞机升起来进行第二次着陆,从而提高了可靠性。而美国航天飞机靠无动力滑翔着陆只能一次性成功。再次,暴风雪号能像普通飞机那样借助副翼、操纵舵和空气制动器来控制在大气层内滑行,还备有减速制动伞,在降落滑跑过程中当速度减慢到50公里每小时时自动弹出,使航天飞机在较短距离内停下来。

1988年11月15日莫斯科时间清晨6时整,暴风雪号航天飞机从拜科努尔航天中心首次发射升空,47分钟后进入距地面250公里的圆形轨道。它绕地球飞行两圈,在太空遨游3小时后,按预定计划于9时25分安全返航,准确降落在离发射地点12公里外的混凝土跑道上,完成了一次无人驾驶的试验飞行。

暴风雪号的成功首飞给各国带来了很大影响,人们期待着它能够早日作载人飞行。按原计划,第二架航天飞机将于1991年首飞,第3架则是在1992年建造完成,而首次载人飞行将在1994—1995年进行。但由于政治和经济原因,这一切都没有实现。苏联解体后,昔日的计划更是彻底失去了经济支持。1991年,苏联军方停止了对该计划的拨款支持。1993年,暴风雪航天飞机机身的设计者被迫承认,“暴风雪计划”就此结束。此后,暴风雪号航天飞机没有再进行过太空飞行。所有航天飞机只能存放在库房中,任灰尘飞扬,仪器老化。而未完工的两架则已在20世纪90年代中期被拆解。2002年,“暴风雪号”航天飞机中可以飞行的一架连同“能源号”火箭一道,因拜科努尔的厂房坍塌而被摧毁。至此,“暴风雪计划”在凄凉惨淡中彻底终结。

为了发射“暴风雪号”航天飞机,前苏联专门研制了被称为“运输火箭之王”的能源号重型运输火箭。此外,为解决暴风雪号的运输问题,他们还专门设计了“梦幻”大型运输机。这是目前已有的体积最大、载重能力最强的飞机,迄今只生产了2架。

“挑战者号”罹难

1986年1月28日,美国第二架航天飞机“挑战者号”在进行第10次飞行时,从发射架上升空70多秒后发生爆炸,价值12亿美元的航天飞机化作碎片,坠入大西洋,7名机组人员全部遇难,造成了世界航天史上最大的惨剧。

“挑战者号”是美国第二架上天飞行的航天飞机。它也是由轨道飞行器、外挂燃料贮箱和固体火箭助推器三部分组成。轨道飞行器形状酷似普通飞机,机身长37米,翼展24米,头部是密封的乘员座舱,机身就是货舱,一次可向太空载送20吨货物,运回10吨物品。货舱里装有机械臂,可将货物送入太空,或把空间的飞行物体抓住收回货舱。尾部是3台主发动机。外挂燃料贮箱重35吨,长47米,最大直径8.4米。它在航天飞机脱离地球引力进入轨道后,燃料用完即同轨道飞行器分离,坠入大气层中烧毁。两枚固体燃料的两则,每枚长45.5米,直径3.6米;火箭分4节,由177颗钢钉铆合在一起。

1986年1月28日,7名宇航员搭乘“挑战者号”航天飞机进行它的第11次航天飞行。11时38分,“挑战者号”发射升空,直冲云霄。7秒钟时,飞机翻转;16秒钟时,机身背向地面,机腹朝天完成转变角度;24秒时,主发动机推力降至预定功率的94%;42秒时,主发动机按计划再减低到预定功率的65%,以避免航天飞机穿过高空湍流区时由于外壳过热而使飞机解体。这时,一切正常,航速已达每秒677米,高度8000米。50秒钟时,地面曾有人发现航天飞机右侧固体助推器侧部冒出一丝丝白烟,但是这个现象没有引起人们的注意。52秒时,地面指挥中心通知挑战者号上的指令长将发动机恢复全速。59秒时,高度10000米,主发动机已全速工作,助推器已燃烧了近450吨固体燃料。此时,地面控制中心和航天飞机上的计算机上显示的各种数据都未见任何异常。第72秒时,高度16600米,航天飞机突然闪出一团亮光,外挂燃料箱凌空爆炸,航天飞机被炸得粉碎,与地面的通信猝然中断,监控中心屏幕上的数据陡然全部消失。“挑战者号”变成了一团大火,两枚失去控制的固体助推火箭脱离火球,成V字形喷着火焰向前飞去,眼看要掉入人口稠密的陆地,航天中心负责安全的军官手疾眼快,在第100秒时,通过遥控装置将它们引爆了。

“挑战者号”失事了!它爆炸后的碎片散落了1小时之久,价值12亿美元的航天飞机,就此化为乌有了,7名机组人员全部遇难。在这7名宇航员中,有两名女宇航员。最引人注目的是一名中学女教师麦考利夫,她是从1万多名报考应征的教师中严格挑选的,准备在“挑战者号”进入第4天飞行时,在太空向地面的学生讲两堂课,每堂15分钟,以此标志航天飞机走向更为实用的阶段。不幸由于这次意外事故而使空中课堂的计划未能实现,麦考利夫作为一名教师以身殉职。在美国新罕布什尔州的康科德中学,当学生们从电视上看到“挑战者号”载着他们的老师飞向太空时,兴奋得欢呼起来。然而不久,面对“挑战者号”突然爆炸的画面,学生们不禁目瞪口呆,继而失声痛哭。

在“挑战者号”爆炸之前,苏联和美国的宇航员也曾因意外事故而牺牲,但这并没有影响人类的宇航活动,因为人类对未知领域探索的步伐永远不会停止!

“挑战者号”失事后,美国组织了大规模的调查,同时出动飞机和舰只封锁海面,打捞残骸碎片。在3个月时间里,一共寻找到4千多块残骸碎片,占“挑战者号”整个机体的30%。经分析,挑战者号爆炸是右侧固体火箭助推器连接处因设计上的缺陷和气温过低、密封垫圈失效造成的。

“奋进号”太空作业

“挑战者号”航天飞机失事以后,1991年,美国又投资20亿美元研制了一架新的航天飞机。当时美国宇航局向全美各地的中小学生征集新航天飞机的名字,最终,这架航天飞机被命名为——“奋进号”。

“奋进号”于1992年5月7日首航。这次飞行的任务之一是修复一颗失控的卫星——“国际通信卫星6号”。这是一颗1990年发射的国际通信卫星,但它并未入轨,而是被扔在了距地面362公里的一条无用的轨道上,白白地飘荡了两年。美国“奋进号”航天飞机奉命拯救这颗“生灵”,让它起死回生。

“奋进号”飞近卫星后,一开始,两名宇航员出舱想用一根长4.5米的捕获杆捉住卫星,但是稍受触动,卫星就剧烈地晃动、飘飞,两次捕捉都没有成功。5月13日,3名宇航员互成120度角排开,围住卫星然后飘到卫星前同时用手抓住卫星,使它稳定以后再用捕获杆卡住卫星,慢慢地将卫星拉回航天飞机的货舱里,徒手捉卫星的整个过程达1小时47分。后来,宇航员又为这颗卫星安装了一个固体发动机,把它放回了太空。14日下午,“国际通信卫星6号”发动机点火,卫星进入了预定轨道,开始执行其为期10年的工作使命。为修复这颗卫星,国际卫星组织共花费1.53亿美元。但是,要重新制造一颗卫星再加上发射费用则需2.7亿美元,而且还要等两年。这次修复成功,不仅可节省近1.2亿美元,而且还将赢利1.728亿美元。

1993年12月,“奋进号”航天飞机再次升空,这次的使命是修复哈勃太空望远镜。

哈勃太空望远镜是于1990年被送入近地轨道的。但两个月后,它的“病症”接连出现:先是镜头出了问题,成了“近视眼”,可以看到140亿光年的观测距离缩短为只有40亿光年;再就是“颤抖症”,望远镜由于太阳能电池帆板经不起热胀冷缩,出现了颤抖,大约一天要颤抖16次;再就是“大脑”出了问题,主计算机部分失效。

1995年12月2日,美国东部标准时间4时27分,“奋进号”航天飞机发射成功。6个小时后,航天飞机的指令长和副驾驶员操纵机上11台轨道机动发动机,完成了两次机动飞行,靠近了哈勃望远镜。12月4日,航天飞机上伸出加拿大制造的15米长的遥控机械臂,将这个庞然大物抓住,并放在货舱内的可转动专用支架上,修复工作拉开了序幕。

12月5日,宇航员霍夫曼中校、马斯格雷夫博士身着宇航服进入敞开的货舱。霍夫曼用脚上的一个装置将自己的一只脚套在机械臂端的平台上,并打开了望远镜壳体上的一组后舱盖。马斯格雷夫顺着货舱壁的扶手到达维修位置,他把一只脚捆在望远镜内,两人更换了三台陀螺速率传感器,并装上了新的安培保险丝。此次活动花了近八个小时的时间。第二天,女宇航员桑顿、空军中校艾克斯进行了第二次舱外活动。先是舱内机械臂操纵手——瑞士宇航员尼科利耶空军上尉操纵机械臂将太阳能电池帆板扔掉;再就是两个舱外人员安装上了美国制造的新太阳能电池帆板,采用新伸缩软管式隔热结构,治愈了“颤抖病”,此活动用了近七个小时。12月7日,霍夫曼和马斯格雷夫进行了另外三次舱外活动。两人密切配合,先将272公斤的相机沿镜内导轨推出,再换上新型相机。这一次也用了近七个小时。12月8日,艾克斯和桑顿为哈勃望远镜主镜装上了新光学系统和计算机。这样,哈勃望远镜的“眼睛”得到复苏。这次活动花了六个多小时。12月9日,霍夫曼和马斯格雷夫进行了最后一次舱外活动,他们用七个小时更换了一个太阳能电池帆板驱动装置。到这里,整个哈勃望远镜修复工作告一段落。12月13日,“奋进”号航天飞机到肯尼迪航天中心安全着陆,举世瞩目的空间维修计划全部完成。过去,对于失灵的卫星是用航天飞机拖回地面修好后,再进行施放的。太空修理哈勃望远镜并为它更换零部件的做法,使人类在太空的活动领域得到了扩展,也使航天飞机的功能得到了充分的发挥。

“奋进号”是美国最“年轻”、动力最强的航天飞机。与前几架航天飞机相比,“奋进号”的电子设备有所改进,而且在尾部还增加了一个减速伞,可以缩小着陆后在跑道上滑行的距离。截至2009年,它已成功发射20多次。最近一次完成任务是在2009年7月。

惨痛的“哥伦比亚号”事故

“哥伦比亚号”航天飞机是美国最“老”、也是承载科研项目最多的航天飞机。不幸的是,它在执行第28次任务返航途中爆炸解体,酿成了人类航天史上又一幕惨剧。

“哥伦比亚号”航天飞机的机舱长18米,能装运36吨重的货物。它的外形像一架大型三角翼飞机,机尾装有三个主发动机,和一个巨大的推进剂外贮箱,里面装着几百吨重的液氧、液氢燃料。它附在机身腹部,供给航天飞机燃料进入太空轨道;外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭。整个组合装置重约2000吨。在返航时,它能借助于气动升力的作用,滑行上万公里的距离,然后在跑道上水平降落。与此同时,在滑行中,它还能向两侧方向做2000公里的机动飞行,以选择合适的着陆场地。

“哥伦比亚号”于1981年4月12日首次发射升空。整整20年后,它准备进行第28次飞行。但由于技术故障和航天飞机调配等原因,发射日期一直被推迟到了2003年1月16号。这天上午7点,“哥伦比亚”号进入太空。2月1日上午9时,就在“哥伦比亚”号航天飞机即将返回佛罗里达州的肯尼迪航空中心前16分钟,它突然与地面指挥中心失去了联系,并且在不久后被发现在得克萨斯州上空爆炸解体。这是继1986年“挑战者”号航天飞机爆炸后,美国发生的第二次航天飞机失事事件。美国宇航局后来确认,哥伦比亚号航天飞机外部燃料箱表面泡沫材料安装过程中存在的缺陷,是造成整起事故的罪魁祸首。

此次失事的“哥伦比亚号”上共搭载着7名宇航员,分别是女宇航员卡尔帕娜、克拉克以及男宇航员拉蒙、赫斯本德、麦库尔、安德森、布朗。

女宇航员卡尔帕娜出生在印度。1978年,17岁的查乌拉考入旁遮普工学院航天工程专业时,她创下了一项纪录———全专业唯一的女生。查乌拉的亲朋好友对她家供一个女孩子上大学本来就颇有微词,因此,当查乌拉决定留学美国的时候,整个家族都觉得特丢脸似的,原因很简单:重男轻女的思想在作怪。他们觉得,一个女孩子上完大学就已经够离经叛道了,现在又到美国留学,将来谁敢娶这样一个有文化的女孩子!好在查乌拉父母思想开明,坚决站在女儿这边,支持女儿到美国留学。1980年,查乌拉在得克萨斯州攻下了航天工程专业硕士学位,随后又取得了同一专业的博士学位,并加入美国国籍。1994年,查乌拉被美国宇航局选中,3年后,她乘航天飞机进入太空,从事太空微重力实验。

拉蒙是以色列人,他于1954年出生在特拉维夫,中学毕业后即开始了军旅生涯,并于不久被派送到飞行训练学校学习飞行。1997年4月29日,拉蒙成了全世界犹太人心目中的英雄,因为他在那一天被选拔为美国宇航局的宇航员。不过,出于安全考虑,外界当时并不知道这位以色列宇航员的真名实姓,只知道他是一名执行过多次战斗任务的勋章飞行员,是一名电子工程师,代号“A上校”。一年后,当美国宇航局开始向外界全面推介新培训的宇航员时,“A上校”的真面目大白于天下,拉蒙的名字这才见诸报端。“哥伦比亚号”航天飞机发射升空的时候,以色列官方组织了一个300人的代表团参观发射过程,他升空的消息占据了以色列几乎所有媒体的头条。

灾难使得人们看到了载人航天的高投入和高风险,但人类进军宇宙深处是一个伟大的事业,灾难并不能阻挡世界各国在载人航天征途上前进的步伐。

人类社会的文明史就是无数个大无畏的勇士浴血奋斗、前仆后继、奋勇向前的历史。因此,我们除了对人类探索太空的巨大灾难表以最沉重的悼念之外,更应该以他们的精神,以他们的成功为榜样不断地向宇宙、自然、社会及人类自身等未知领域进行更多探索与研究,为人类的文明添砖加瓦。

“太空城市”国际空间站