「本文来源:长江日报」
年8月8日晚,东京奥运会落下帷幕,燃烧了17天的圣火缓缓熄灭。闭幕式上,“巴黎8分钟”亮相,其中最浪漫的镜头,就是法国宇航员托马斯·佩斯凯在国际空间站里演奏《马赛曲》,科技、艺术与人类和平的愿望,在这一刻穿越空间和时间,融合在一起。
而在太空中的另一座空间站里,3名中国航天员忙里偷闲,一边科研一边进行太空健身,还不忘观看奥运会发表观后感。
其实,早在年前,人类就在设想空间站了。《空间站简史》这本书,收集余幅震撼的照片、手稿、漫画、设计图纸等图片,直观清晰地展现空间站的发展历史,看后会让人明白,从幻想到现实,地球上的人类为了搬到太空生活和工作付出了多少努力。
“天空立法者”写了一篇小说
多年前,一位名叫伽利略的意大利科学家听说荷兰发明了一种新型的管状光学设备。该设备具有非凡的特性——无论将其指向何物,通过这根管子向外看时,物体都是被放大的。这项发明被称为“望远镜”。伽利略决定亲自动手制作一件“望远镜”,在进行了若干次试验之后,他用薄铅板制成了一根管子,两头各安装了一个玻璃镜头。
望远镜这一发明最初是为了帮助水手和士兵,但在年11月30日这天晚上,伽利略做了一件任何人都没有想到的事:他把这个仪器对准了夜空。在那一瞬间,人类对自身在宇宙中所处位置的感知——事实上,也可以说是对地球本身性质的感知——发生了永久性的改变。
伽利略发现,在地球以外,太空中还存在着其他世界。这一发现引起了轰动,还引发了许多问题。这些世界是什么样的?上面可能生活着什么奇怪生物?也许最重要的是,人类有可能去往这些世界吗?
最后一个问题最终促成了宇宙飞船的发明,并推动了空间站的建立。科学家们考虑过所有能想到的太空旅行办法,从高空气球、力量大得不可思议的弹射器,到把一位勇敢的宇航员绑在一群飞往月球的鹅身上。富于创造力的人纷纷探索如何前往月球和其他星球。
德国科学家开普勒听闻了伽利略的发现,并在年创作出一篇小说,描述了一次访问月球的假想之旅。他将地球写成“群星之间一个微不足道的渺小世界”,并说:“总有一天会造出能飞越太空的飞船,一旦建成,人类就将迈出一大步,驾驶着它们航行于太空。”
开普勒后来发现了行星运动三大定律,这使他赢得了“天空立法者”的美名。
年,美国发射了“开普勒太空望远镜”,在10年当中发现了颗太阳系外行星,这些系外行星的命名编号都以“开普勒”开头,如开普勒f、开普勒22b等等。年,欧洲空间局发射了“开普勒号”飞船,为国际空间站提供推进剂、空气和干货物。
齐奥尔科夫斯基设想“太空小屋”
到了19世纪后半叶,人们开始讨论在太空中建空间站的可能性。美国学者黑尔便是其中之一,他描述了一颗人造地球卫星,它具备现代空间站的大部分功能,如气象观测、导航和通信。后来的作家们都认可这些可能性,而其他人则认为这样的空间站或许会成为人类进入太空更深处的垫脚石。比如,宇宙飞船添加燃料时可以去空间站,或者乘客和机组人员也可以在这里换乘飞往某颗行星的宇宙飞船。
俄国科学家齐奥尔科夫斯基是最早深入研究大型空间站设计的科学家之一。早在年,他就描述了环绕地球轨道的“太空小屋”。“太空小屋”其实就是一座空间站,可以用来进行天文观测。他还为其配备了一间温室,以栽种植物作为氧气和食物的来源。一年后,他又构想了一颗人造卫星,科学家可以用它开展科学实验。年,齐奥尔科夫斯基在《地球与天空之梦》中描写了一座绕地球运行的空间站,距离地面有—千米,“逐渐出现了从地球自带补给、材料、机器和建筑的聚居地”。
年,德国作家库尔德·拉斯维茨出版了科幻小说《在两颗行星上》。在这部颇具幻想性的小说中,一群特别热衷冒险的热气球驾驶员试图飞越北极,却被一个磁场捕获,陡然上升到了北极上空千米的一个火星人空间站。这座“外星人空间站”被描述为一个直径米的轮子,在极点上空盘旋着,而空间站需要的所有能量都来自太阳。这部小说后来被翻译成多国语言,在欧洲各国出版,对当时开始重视航天的众多工程师和科学家都产生了重要影响。
尽管很早就有了“空间站”这个概念,但直到年,欧洲火箭之父、现代航天学奠基人之一的赫尔曼·奥伯特才在其经典著作《飞向星际空间的火箭》里正式创造了“空间站”一词。
从创造“空间站”一词到人类发射第一个空间站,其间又经历了40多年的时间。
年,前苏联发射了“礼炮1号”空间站,这是人类历史上第一个空间站。那一年的6月7日,有3名宇航员进入了空间站,停留23天后,离开“礼炮1号”返回联盟11号飞船。不幸的是,在返回舱和轨道舱分离时,返回舱的减压阀被震开,舱内急速减压,致使宇航员在短时间内因急性缺氧、体液汽化而死亡。返回舱着陆后,着陆场工作人员发现了3名已经遇难的宇航员。
此后,“礼炮1号”空间站再无人进入,并于年10月11日坠入大气层,在太平洋上空烧毁。
国际空间站的设想是年由里根首先提出的,年完成设计,开始实施。年,国际空间站的第一个组件——曙光号功能货舱发射成功,空间站进入初期装配阶段。从年开始,一直保持在轨工作。在载人运行的最初15年间,国际空间站上共接待过来自17个国家的名宇航员,驻留时间从一周到6个月以上不等。
中国航天员在“天宫”看奥运会
作为人类历史上规模最大的航天器,空间站是一种在近地轨道长时间运行,可满足航天员长期在轨生活、工作以及地面航天员寻访的载人航天器,代表了当今航天领域最全面、最复杂、最先进和最综合的科学技术成果,可谓科技、工业、经济上的登峰造极之作。
开展空间站工程,将从国家全产业链角度,极大地引领和带动包括空间科学、生命科学等多种前沿学科和原材料、元器件、智能制造等多领域先进技术发展,发挥着不可替代的作用。
空间站作为长期在轨运行的“太空母港”,其天然的高真空、微重力、超洁净环境也可以充分用于开展各类科学技术研究,推动科学技术进步。因此,空间站工程将产生巨大经济效益和社会效益,已经成为衡量一个国家经济、科技和综合国力的重要标志,受到各航天大国的高度重视。
然而,国际空间站的合作大门并未向中国敞开,我们走上了自主研制建造的道路。上世纪90年代初,我国载人航天工程正式启动,采取“三步走”实施战略——
第一步是载人飞船阶段,在此期间完成了载人飞船的研制,实现了航天员天地往返等目标;
第二步是空间实验室阶段,在这一阶段,我国不仅掌握了出舱、交会对接技术,成功对航天员中期驻留太空进行了验证,还成功验证了推进剂在轨补加技术,完成了运送货物补给等任务;
第三步就是现在正在进行的空间站建设阶段,我国将建造长期有人照料的空间站。
中国空间站以天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱为基本构型。在总体规模上不及国际空间站,综合当前需求和耗费等因素,采用规模适度、留有发展空间的思路,既满足重大科学研究项目的需要,又同时具备扩展和支持来往飞行器对接的能力;由我国自主建造,实现了部组件全部国产化、原材料全部国产化、关键核心元器件%自主可控。
年4月29日,在震耳欲聋的轰鸣声中,中国空间站核心舱发射成功,标志着中国空间站在轨组装建造全面展开。
核心舱的长度堪比5层楼房,直径比火车和地铁的车厢还要宽不少,体积比国际空间站的任何一个舱位都大,航天员入驻后,活动空间非常宽敞。核心舱负担了航天员初期驻留以及科研所需的全部物质条件,从居住区到科研区一应俱全:配置了工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区和锻炼区6个区域。这其中,就餐区配置了微波炉、冰箱、饮水机、折叠桌等家居用品;锻炼区配置了太空跑台、太空自行车、抗阻拉力器等健身器材,以满足航天员日常锻炼;此外,舱内情景照明可由手机应用软件控制。
航天员呼出的水蒸气会通过冷凝水方式回收,排泄的尿液也会回收净化,重新作为饮用水和生活用水使用。电解制氧时产生的氢气,与航天员呼出的二氧化碳,将通过化学反应生成氧气,这也能够降低氧气的补给需求。
今年6月17日,神舟十二号载人飞船发射升空,3名中国航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波顺利进入核心舱。在太空中工作之余,3名航天员还能实时看奥运。
航天员汤洪波说:“虽然我们的太空生活很忙,但我们也会在每天休息的时候,通过电视收看奥运会,这也为我们的太空生活增添了很多乐趣。”
刘伯明说:“中国运动健儿挑战自我,取得了很多优异的成绩,创造了很多新的纪录,振奋了国人的自豪感和荣誉感,我们由衷为他们高兴。”
聂海胜则说,这次奥运会提出了“更快、更高、更强——更团结”的新格言,有竞争、有交流、有拼搏、有奋斗、有欢笑、有泪水,这就是奥林匹克的秘密。
据介绍,3名航天员必须进行太空训练和运动,训练强度要达到个人极限值的60%到80%,属于中上强度。
按照规划,—年,我国将接续实施11次飞行任务,包括3次空间站舱段发射、4次货运飞船以及4次载人飞船发射,于年完成空间站在轨建造。
预计十年之内,国际空间站将退役,那时中国“天宫”空间站将成为太空中唯一的人类空间站,中国已经向全世界宣布:“探索浩瀚宇宙是全人类的共同梦想,中国政府一贯致力于和平利用外空,始终按照‘和平利用、平等互利、共同发展’原则与有关国家广泛开展载人航天合作与交流。进入到空间站阶段,中国将继续加大国际合作与交流的深度与广度,使中国空间站成为造福全人类的太空实验室。期待在不久的将来,中外航天员能够一起遨游‘天宫’。”
长江日报记者李煦