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失重下的高难度握手空间站上的国际合作

2018-07-31风伊万

航空知识 2018年8期
关键词:礼炮航天飞机宇航员

风伊万

太空是冷战时期美苏双方为数不多可能合作的领域。图为1975年7月,“联盟”飞船合“阿波罗”飞船的在轨对接,“联盟”飞船指令长列昂诺夫和“阿波罗”飞船指令长斯塔福德在对接后会和。

从好莱坞的《地心引力》、《异星觉醒》到俄罗斯的《太空救援》,这几年上映的航天题材电影让普通观众得以通过大银幕见识到了一直遥不可及的载人空间站。除了在影片中出现的国际空间站、“天宫”和“礼炮”,还有天空实验室与“和平”号空间站,都曾经或仍在充当着人类进军外层空间的前哨站,也见证了国际间在高投入高风险的太空探索活动中从竞争到合作的历程。

“礼炮”声声迎客来

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远生活在摇篮当中。”这是俄罗斯航天之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的一句名言。他在上世纪初期率先投入对推进火箭和载人空间站等航天器的开创性理论研究,激励和影响着后来者不断跃上新的高度。1957年10月4日,蘇联成功发射了第一颗人造地球卫星,在冷战初期的东西方太空竞赛中赢得先手。1961年4月12日,苏联又抢先将第一艘载人飞船送上地球轨道,让尤里·加加林成为进入太空第一人。

美国人在震惊之余急起直追,1958年成立国家航空航天局(NASA),先后实施了“水星”和“双子星”载人航天计划。积累经验后,美国利用技术优势开启宏大的“阿波罗”登月工程,在1969~1972年间成功将6批宇航员送上月球。苏联却在大推力运载火箭研制中屡屡受挫,不得不搁置了踏足月面的梦想。

遥远的月球可望不可及,那就到近地轨道上立足!苏联转而在载人空间站项目上全力以赴,鸣放了一连串震撼的“礼炮”。从1971年到1982年,7座“礼炮”号空间站陆续发射升空。其中“礼炮”1至5号是单接口结构的第一代空间站,在轨高度为两百多千米;6号和7号属于双接口结构的第二代空间站,在轨高度提高到350千米左右,工作寿命也大为延长。通过定期发射的“联盟”号载人飞船和“进步”号货运飞船,“礼炮”空间站可以进行人员轮换和物质补给,开展各种科学观测、实验和研究工作(还包括一些秘密军事任务)。

尽管发生过第一批进入“礼炮”1号的3名宇航员在返回地面时因缺氧身亡、“礼炮”2号因故障提前失效、载人飞船与空间站多次对接失败等挫折,但这一空间站项目总体来说还是成功的。尤其是“礼炮”6号和7号,在轨运行寿命分别达到1764天和3216天,创造了载人持续时间和太空行走时间等多项纪录。通过充分利用成熟技术,采取循序渐进的方式,苏联航天人在建设、使用和维护空间站方面收获了丰硕的成果,在太空竞赛中又扳回一城。

苏联字航员阿列壳谢古巴列夫和捷克斯洛伐克宇航员弗拉迪米尔·列梅克一同进行训练。1978年3月2日,两人搭乘“联盟”28号正式开启了“国际宇航员计划”。而捷克斯洛伐克也成为第三个拥有宇航员进入太空的国家。

为了进一步扩大在太空领域的影响力,苏联还组织了“国际宇航员计划”(Interkosmos),帮助东欧盟友和其它友好国家发展航天事业,包括培养宇航员并参与载人航天项目。“礼炮”系列空间站共接待过48人,其中10位并非苏联籍。捷克斯洛伐克的弗拉迪米尔·列梅克在1978年3月2日进入“礼炮”6号,成为美苏之外第一位太空人。此后又有来自波兰、民主德国、匈牙利、越南、古巴、蒙古和罗马尼亚的宇航员先后造访“礼炮”6号。不过由于国力悬殊,这样的活动只是苏联老大哥捎带一众小兄弟过了把瘾,象征意义更大一些。到“礼炮”7号在1980年代初迎来法国和印度的访客,国际合作的意味才开始显现出来。

太空结出“和平”果

在登月大戏落幕后,美国NASA也在1973年启动空间站计划,利用“阿波罗”项目剩余的运载火箭和飞船搭建了天空实验室进行空间科学研究。虽然天空实验室比“礼炮”更大更先进,但因载人飞船数量不足,可重复使用的航天飞机又未能及时问世,这座空间站只迎来过3批共9名美国宇航员,到1974年后就处于“空巢”状态,直至1979年坠入大气层。

随着冷战局势的降温,围绕“高边疆”展开的太空较劲也有所缓和。美苏两强都为航天项目的高投入和高风险头疼,既然各有优势,何不取长补短?1975年,双方联手运作阿波罗.联盟测试计划,7月15日阿波罗18号飞船与联盟19号飞船对接成功,3名美国宇航员与两名苏联同行在距地面200千米的高度上实现了历史性地握手。这番合作不仅有政治意义,也有现实考量。万一在太空发生意外,彼此都可以施以援手。几年后,苏联邀请法国人做客“礼炮”7号,也是在同样的历史背景下向西方伸出的橄榄枝。

“礼炮”空间站规模小载荷少,运行时间短,还属于试验性质。上世纪70年代末,苏联决定研制多接口、模块化的实用型空间站“和平”号,并从1986年起陆续发射各个部件,当年就开始载人运行,历经10年才全部组建完成。“和平”号空间站在轨高度超过350千米,主要由6个舱段构成,总重近130吨,最多可入驻6名宇航员。

“和平”号技术更成熟,设施更完善,堪称人类第一座“空间大厦”,一直运行到2001年3月才结束使命。其间,在80年代末根据“国际宇宙计划”,来自叙利亚、保加利亚和阿富汗的3名宇航员得以短期进驻“和平”号,法国的让一卢·克雷蒂安则有幸成为先后造访过“礼炮”与“和平”的第一位非苏联人。除了政府间合作,“和平”号还开创了商业性载人航天的先河。日本第一位太空人、电视记者秋山丰宽,就是由东京放送公司购买“高价票”,于1990年12月登上“和平”号进行了为期一周的太空体验报道。

为了维持在外太空的存在感,1984年美国也高调宣布要建造“自由”号大型空间站,还拉来西欧和日本等盟友入伙。然而目标定得太高,导致技术复杂、预算暴涨,折腾10年后还是黄了。此前美苏双方曾计划让航天飞机与“礼炮”空間站进行对接,但未能实施。而在美国“自由”号搁浅,苏联解体后继承其航天业的俄罗斯身陷经济困境的状态下,双方迎来了新的合作机遇。1993年“航天飞机一和平号”项目启动,经过俄罗斯宇航员搭乘航天飞机、美国宇航员搭乘联盟飞船的“热身”之后,1995年6月29日“亚特兰蒂斯”号航天飞机借助NASA专门提供的对接舱与“和平”号空间站成功合体,打开了东西方在太空携手共舞的新篇章。

此后3年间,航天飞机又与“和平”号对接过8次,进行人员轮换和物资输送。这让美方可以参与长期的在轨空间科研活动,俄方则获得充足的资金来维持空间站的运作,从政治和技术的角度都是双赢的局面。与此同时,俄罗斯也积极扩大航天界的“朋友圈”,与西方国家及欧洲航天局合作,先后让12位来自英国、奥地利、法国、德国、斯洛伐克和加拿大的宇航员实现了“和平”之旅。

在“和平”号运行的5510天里,载人时间就多达4952天。来自12个国家的104人共计137人次进入过这座空间站,在天文观测、地球遥感、材料加工、生物医学等领域获取了大量重要的科研成果,还创造了一系列航天史上新的突破,如瓦列里·波利亚科夫在太空单次停留时间最长(437天)的纪录至今未被打破。

1981年3月23日,蒙古字航员吉尔拉格查(右)与苏联宇航员杰尼贝科夫搭乘“联盟”39号飞船进入太空。古尔拉格查于2000-2004年担任蒙古国国防部长。

国际合作“新高度”

太空环境看似无风无雨,实际险恶异常。强烈的辐射腐蚀和频繁的微尘冲击让“和平”号逐渐老化受损,还发生过与货运飞船碰撞、内部火灾和系统故障等事故。原本其设计寿命只有5年,超期服役实属奇迹,修修补补地跨入21世纪后最终只能让它坠入太平洋。早在苏联时期就制定了“和平”2号空间站计划,但因国家解体、经济下滑沦为空中楼阁。美国想完全主导未来空间站项目也力有未逮,势必要寻求广泛的国际化协助,而老对手在运营空间站上的丰富经验就不可或缺。

1992年,美国和俄罗斯政府间达成了合作开发太空的协议,第二年就宣布建设新型空间站的计划。“航天飞机一和平号”项目其实就是这个计划的第一阶段,目的是让双方在人员和设备上相互熟悉,打好合作基础。新型空间站则是参考“自由”号与“和平”2号的方案进行设计的,吸取了各家之长。美方原想将其命名为“阿尔法”(希腊文的第一个字母),俄方可不乐意,觉得会让人误解这是历史上第一座空间站而无视他们之前的成果,最终采用了国际空间站这个容易被各方接受的名字,不过“阿尔法”作为该空间站的通讯呼号一直被沿用下来。

经过深入协商,1998年美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲航天局“组团”签署了有关国际空间站的政府间协议。该项目也进入到第二阶段——启动初始建造,从当年底开始发射核心组件入轨并进行装配,2000年11月首批3名宇航员(一名美国人和两名俄罗斯人)进入初具规模的空间站开始载人运行。完成总装和投入应用的第三阶段则从2001年持续到2011年。

国际空间站日本“希望”号实验舱,来自美俄日的宇航员共同合影。

最终成型的国际空间站在轨高度约400千米,采用更有扩展性的框架结构,在长达108米的桁架上逐一安装了14个功能舱段和外部设备,总质量为420吨,内部加压空间近1000立方米,可常驻6人。截止到今年上半年,国际空间站在轨时间已超过19.5年,共有来自18个国家的232名宇航员(包括7名自费的太空游客)进驻过这座有史以来最大的人造天体,进行各种科学研究和太空体验活动。

国际空间站取得的技术成就和科研成果已毋庸赘言,然而除了要克服重重技术难关,背后还涉及到政治、外交、法律、经济、人事等一系列复杂问题。从经费的筹集和分配,到总体设计、部件制造和发射安装,再到宇航员配置和轮换,还有科研项目的确定和实施、各种设施的使用以及定期维护等,都需要经过各国政府和航天机构之间的反复协调、制定规则和安排落实。

在国际空间站上,有美国、俄罗斯、欧洲、日本研制的舱段和加拿大提供的大型机械臂,还有来自其他国家的各种系统设备。在早期阶段主要由美国的航天飞机承担载荷运输,当航天飞机发生事故停飞和最终退役后,则依靠俄罗斯、欧洲和日本的飞船,近年来由私营公司发射的“龙”飞船也加入其中。而在地面上,不仅美俄欧等地设有发射基地和宇航员训练中心,全球还遍布着20多个任务控制站点,为国际空间站服务的人员达10万之众。

在各方的共同努力下,国际空间站可谓是国际合作达到了一个“新高度”,但也不乏波折和挑战。巴西曾得到美国的支持参与国际空间站项目,成为当中唯一一个发展中国家成员,但因技术和资金的困难无法完成指定设备的研制任务,只得中途“出站”。当中国在载人航天领域开始发力,表达合作意愿时,却被美国以担心技术外流为由拒绝,而美国自己也因国内政策和国际局势的变化一度打算“退群”。此外,烧钱不止的巨额支出还时常引发外界的批评,一些科研项目也被认为华而不实。

2012年3月,在加拿大召开的国际空间站成员国会议上,公布了具有积极意义的评估报告,指出国际空间站在各方协作下带来了巨大的科技进步和社会效益,并将进一步推动人类更好地探索和利用空间。各成员国还达成新的协议,将国际空间站至少维持到2020年,后来又计划延长到2028年。通过升级改进,它有望成为登陆月球和火星的技术试验与人员训练平台。

登天之路,“路漫漫其修远兮”,从空间站发展的经验教训l中不难看出,人类只有坚持用智慧化解分歧,以信任合作共赢,才能真正走出摇篮,迈向星辰大海。

责任编辑:王鑫邦

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