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第16章 载人航天(3)

宇航员在收到地球上指挥中心决定返航的指令后,就会启动与飞船飞行方向相反的制动火箭调整飞船的飞行参数,来减低飞船的飞行速度。这样,飞船就会逐渐过渡到进入大气层的轨道。飞船能否安全返回地面的关键是飞船返回“再入角”,也就是进入大气层时的飞行方向与当地水平面的夹角。般情况下这个角不能超过3度。再入角过小,飞船又会飞回宇宙空间回不了地面;再入角过大,飞船就会像流星样坠落地面。1965年,首次实现太空行走的苏联宇宙员列昂诺夫所乘坐的“上升”2号飞船,在返航时,就因险些错过最佳的再入角而使航天技术人员惊出一身冷汗,幸亏及时调整到位,才避免了可怕的后果。

再入大气层

飞船进人大气层后,头部温度高达几千摄氏度,这是因为与空气剧烈地摩擦而造成的。因此科学家们在飞船外部覆盖提层防热材料以防止飞船因过热而烧毁。大约在距离地面10千米左右的高空,飞船的速度已降到每秒330米以下,相当干音速。与此同时,飞船上携带的降落伞就会自动打开,配合着陆的软着陆发动机也会及时启动。于是,飞船便会在降落伞和软着陆发动机的协同配合下,稳稳地着陆。如果配合得不好,结果是不堪设想的。1967年,苏联的“联盟”1号飞船由于在太空中出现故障,不得不提前返回地球。宇航员们勉强使飞船进人大气层;当降到距地9千米高空时放出主降落伞,但不幸的是伞没有打开,最终飞船以每秒200多米的速度直冲地面,发生了机毁人亡的惨剧。

着陆的方式

返回器着陆的方式可分为垂直着陆和水平着陆两种,除航天飞机外绝大多数返回器采用垂直方式着陆,这种方式采用的是降落伞系统,我国的“神舟”系列飞船采用的就是这种方式。

着陆场

从一飞冲天到从天而降,飞船的太空之旅充满神秘与神奇。如果说发射场是送它出发的,那么着陆场就是迎接它归来的。着陆场往往是一片广袤的草原或是无际的大海,在我们看来很可能会觉得它与其他的草原、海洋没有什么区别。其实这些着陆场都是经过了计算并综合考虑多方面因素才选定的。着陆场是航天飞行的最后阶段,可以说是整个航天任务成败的最终标志。

航天器返回

航天任务中有3种设备需返回地面一是对地观测的实验卫星的回收,二是载人飞船的返回舱,三是航天飞机的轨道器。这3种回收设备对返回着陆场的要求,由简单到复杂各不相同,其中以航天飞机的轨道器的返回着陆要求最高技术最为复杂。

航天员乘坐航天器着陆分三种:着陆于陆地、着陆于海上、着陆于机场跑道。着陆于陆地,指人和返回航天器先经降落伞减速,在接近地面时再点燃着陆缓冲发动机进一步减速着陆。这种方式冲击较小,苏联及俄罗斯的“上升”号飞船、“联盟”号系列飞船和中国的“神舟”号飞船都是采用这种方式着陆的。着陆干水上,指人和返回航天器经降落伞减速溅落在海面上,着陆环境比较好,着陆冲击过载小。降落于海上的载人航天器要配备漂浮装置和扶正装置,使其能够以正常的姿态漂浮在海面上,并保证海水不进入座舱内。美国的所有飞船均采用这一方式降落。着陆于机场跑道,即航天器像飞机一样着陆于跑道,着陆后使用减速伞减速,以缩短滑行距离。美国的航天飞机就是采用这种最舒适的着陆方式。

着陆场的选择

航天器的着陆场一般选择在航天器飞行轨迹地面投影比较密集的地方,这样的地方一般集中在高纬度地区。此外,对着陆场的地理条件要求也很苛刻,要求着陆场区人口稀少,远离大、中、小城市和居民点,没有大、中型工矿企业的建筑群,没有重要军事设施没有高压线,没有大片森林,距国境线有一定距离(以免返回物误落到国外)无交叉河道及沼泽地段,还要具有良好的气象条件,包括降雨、降雪少、天气晴朗的日子多。

着陆场系统

着陆场系统是载人航天工程中比较特殊的一个系统,承担着载人航天器回收和航天员救援任务,是整个载人航天工程获得成功的重要保证。其基本职责有:跟踪测量返回舱出黑障前、后的返回轨道;及时搜救寻找返回舱,协助航天员安全出舱并护送到后方;应急返回时,要争取在最短时间内营救航天员将风险降到最低;对着陆场区的气象进行预报。

美国海上着陆场

美国东西两边均临大海,还拥有一支训练有素的海上救生队伍和先进的海上救生技术与装备,且大海一望无际便于搜索和回收,所以多选用海上着陆。但各个飞船的着陆区有所不同。执行任务中根据具体情况选定主着陆区副着陆区和偶发事件应急着陆区。美国“阿波罗”号飞船轨道飞行的回收计划要求有4个大的着陆区。

中国着陆场

我国在进行“神舟”6号飞船的载人飞行时根据本国国情和飞船运行轨道特点,在内蒙古草原上建造了主着陆场拥有回收1号、回收2号搜索雷达,并组建了直升机分队和地面搜索分队,配备跟踪、通信、运输、救护等设施,保证了“神舟”6号载人飞船的安全着陆和宇航员的顺利返航。

航天飞机

飞机都是在大气层内飞行的,但是有一种飞机是喜欢在太空飞行的。它们的工作不是运输游客往来于世界各地,而是运载探索太空的宇航员往来于地而和太空,它们就是航天飞机。

飞行舱

飞行舱兼具两个功能,既是驾驶轨道器的地方,也是使用机械手臂对有效荷载进行操作的地方。舱内有众多的飞行仪器仪表和控制装置。飞行舱内有4个座椅,可以乘坐指令长和驾驶员等4名航天员。

美国航天飞机

美国航天飞机由三大部分组成,分别是轨道飞行器、外挂燃料箱和固体火箭助推器。这个长50多米的飞机一次可供7名宇航员乘坐,紧急状态下可以乘坐10名,最大运货能力为25吨。

“奋进”号

“奋进”号是美国宇航局航天飞机家族中的最新成员,于1991年建造它继承了“挑战者”号的遗志,接替了“挑战者”号的工作。它与“发现”号,“亚特兰蒂斯”号共同为美国的航天事业服务。

从欢呼到悲伤

在继“哥伦比亚”号之后美国航空航天中心又将“挑战者”号送入太空,这是在它旗下正式使用的第二架航天飞机。它于1982年完工启用,在1986年1月28日执行第十次任务,当升空73秒的时候,因不幸发生爆炸而坠毁,关注着“挑战者”号的人们倾刻间从欢呼转为悲伤。

“哥伦比亚”号

“哥伦比亚”号航天飞机是第一架成功实现近地轨道飞行的美国航天飞机。1981年4月12日首次试飞,然而很不幸的是,“哥伦比亚”号2003年2月1日执行第28发任务时,返回途中在得克萨斯州上空发生爆炸。机组成员全数遇难。

出舱活动大曝光

航天员出舱,实现太空行走,可以拓展航天的实验孔家,从而更有效地增强航天器的应用效率。出舱全程分为四个阶段:在轨组装、检查与训练段,出舱准备与过闸段,舱外活动段以及返回过闸段。其中最长的是第一阶段,通常需要耗费10余个小时,最危险和最难的则是舱外话动段。

舱外航天服的戴

飞船发射时,舱外服是打包固定在轨道舱壁上的,因此航天员首先要启封服装,然后把各部分组合成一件完整的舱外服。再把净化器、氧瓶、电池、无线电遥测装置等可更换部件装上航天服。在穿好舱外服后,还要对服装进行尺寸调整,气密性检查和全性能测试。这一过程中,需要两名航天员互相配合,一人操作时,另一人读操作手册并进行确认,以确保所有操作万无一失。

在轨训练

由于地面上用于失重训练的水槽,并不能提供真正的失重状态。航天员穿上舱外服后,还要进行移动和各种模拟操作,以体验失重状态下移动和操作的特点。同时,航天员还要找好开舱门的位置和手脚的着力点。在大约100分钟的在轨训练中,航天员要把整个在轨准备和舱外活动预演一遍,以进一步熟悉出舱程序。

气闸舱

在太空,航天员出舱不能像在地面那样开启舱门就出舱,否则不但舱内的气体会迅速泄光,而且在快速流动的气流作用下,航天员也会像炮弹一样被“发射”到太空中。航天员出舱,必须要有一个过渡过程,这个过渡过程在过渡舱内进行。过渡舱将舱内的气体与外界环境隔绝,起到闸门的作用也称为“气闸舱”。气闸舱有两个舱门,一个与座舱相通,另一个通往太空。

出舱活动

航天员穿好舱外航天服后先进人气闸舱,将气闸舱与座舱间的舱门关闭再将气闸舱内的空气抽空,然后开启气闸舱通往太空的舱门,航天员即可出舱活动。航天员舱外活动完毕,先返回气闸舱,关闭气闸舱通往太空的舱门,再将气闸舱内复压,当气闸舱内空气压力与座舱内压力一致时,开启气闸舱通往座舱的舱门,航天员便可返回到座舱。

出舱的监视和救援

当航天员进行舱外活动时,对于航天员的监视和指导是必不可少的。这要靠地面控制中心和航天器上装置或航天员对其进行监视和指导,发现异常的情况,就通知航天员立即返回舱内。

太空奇景

宇航员透过空间站的舷窗向外俯瞰,地球上的海洋在阳光的照射下呈现出上百种深浅不同的蓝色;当太阳逐渐隐藏到地球另一面时,天空中美丽的橙色与蓝色文织在一起,编织出绚烂迷幻的色彩;夜里,地球上的闪电也变得非常壮观,交替闪烁!就像一场宏大的灯光表演。

太空中看星星

没有大气层这个屏障遮挡人们的目光或遮住太空望远镜的镜头,在太空看星星一个个明亮清晰,不再闪烁。看月亮更有趣:白天,月亮呈浅浅的蓝色,非常漂亮;夜间的月亮看上去比在地球上看亮得多,仿佛是它自己发出来的光。

太空日出日落

由于航天飞机飞行速度很快,太阳出来时好像跃而出,太阳落山时也一样是迅速地隐去。太空中的日出,先是天际出现鱼肚色,接着是几条月牙形的彩带中间宽两头窄,两头陷没在地平线上。突然,耀眼的太阳从彩带最宽处一跃而出此时,一切色彩顷刻消失。每次日出日落,仅仅维持很短暂的几秒钟,但至少可以见到8条不同的彩带出没,它们从鲜红色变为最亮最深的蓝色。在太空中,宇航员12小时之内可以见到8次日落日出,而彩带的颜色每次都在变。

宇宙山峰

美国宇航局发射的“斯必泽”太空红外望远镜曾无意间拍摄到了太空中层峦叠嶂的“山峰”。这几座山峰位于仙后座W5东部地区距离地球约为700O光年,由星际尘埃和气体构筑而成,高度上下可达50光年。山峰的顶上有一些异常明亮的恒星,它们可能是这个地区最原始的一颗恒星爆炸后形成的新星。

球状星团

球状星团是由成千上万颗甚至几十万颗恒星密集而成的集团,因为呈球对称或接近球形而得名。银河系中约有500个球状星团,恒星分布的平均密度比太阳附近恒星分布的密度约大50倍,中心密度则大到100O倍左右。

疏散星团

疏散星团是指由数百颗至上千颗由较弱引力联系的恒星所组成的天体,因为几乎都聚集在银河系赤道平面中,有时也被称为银河星团。与球状星团中恒星高度密集相比,疏散星团中的恒星密度要低得多,疏散星团一般来说都很年轻,只有数百万年历史,比地球上的不少岩石还要年轻。

双星

在太空中常常可以看到一些恒星成双靠在一起,这样的两颗恒星称为双星。在浩瀚的银河系中,我们发现的半数以上的恒星都是双星体,两颗星之间有力学上的联系,相互环绕转动。

星云

星云是一种由星际空间的气体和尘埃组成的云雾状天体,密度非常低,如果拿地球上的标准来衡量,有些地方几乎就是真空。但星云的体积非常庞大往往方圆达几十光年。星云的形状千姿百态,有环状星云,蟹状星云等等,

动物宇航员

自从“神舟”5号成功载人航天井成功着陆之后,宇航员杨利伟也成震四海,成了继美国人艾伦·谢波德、苏联人加加林等人之后的航天英雄。但又有谁知道,在艾伦·谢波德等人类航天英雄之前还有动物航天英雄。为了让人类能有合适的环境及设备上天,人类已用动物做了不少试验。自小狗莱伊卡后,苏联和美国部先后发射了带动物飞行的卫星,这些动物有狗、猴、黑猩猩和老鼠等。它们中很大一部分献出了自己的生命,但是却换回了宝贵的航天技术数据。我们应当永远记住这些可爱的动物宇航员们。

生物火箭

早期把动物送入太空的任务主要是由生物火箭来完成的。生物火箭就是用于生物学研究的探空火箭。它将小动物送人高空,研究它们在火箭密封舱内对飞行的适应性和对飞行综合因素作用的忍受能力,并且研究超重、失重、高空弹射宇宙辐射等因素对生物机体主要生理功能的影响。生物火箭为空间生物学研究、载人航天的生活舱和生命保障系统的发展打下了基础。

动物宇航员

1946至1949年,美国先后发射了8次生物火箭,里面装有植物种子、细菌芽胚和果蝇等生物。1951年6月,苏联把两只小狗发射到110千米高空,并且使它们安全返回地面。从1949年到1958年苏联一共将42只狗发射升空进行试验。1959年7月,又将两只狗和一只兔子发射到160千米以上的高空。

首次动物航天试验

1951年9月,美国“空蜂”号火箭搭载着人类航天史上第一批动物乘客上了天。这些乘客包括一只猴子和11只小白鼠。火箭升入高空71千米后,按预订的程序成功地回收,小白鼠和猴子安然归来。但着陆后小猴子不知是受到了惊吓还是产生了不适反应,在着陆两个小时后就永远地闭上了眼睛。

无名“英雄”

过去几十年里参与太空探索的动物中,以狗宇航员居多,比如名气最大的是一只“鼻祖”级别的莱卡猎犬。早在1957年,它就随苏联发射的“斯普特尼克”2号人造地球卫星进入绕地球运行的轨道。莱卡一时间成了人们津津乐道的传奇“英雄”。但由于卫星没有回收系统,英雄走上了不归路,在太空静静地死去。

猩猩当了宇航员

1961年2月,一只叫做哈姆的猩猩登上了“水星号”飞船进入太空,环绕地球做轨道飞行。哈姆在失重和超重的情况下,依日按照闪现的信号拉动手柄它的反应时间和在地面上的记录没有丝毫差别。科学家由此得出结论:失重和超重不会使反应时间显着减慢。在成功地完成任务后,哈姆顺利地降落在了海洋里,并且继续生活到了27岁高龄。而后,又有一只猩猩乘坐“水星”号飞船完成了3圈轨道飞行。

彪炳史册

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