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第11章 遨游太空的宇宙飞船(2)

在某种意义上讲,“双子星座”号飞船形状与“水星”号飞船有相似之处,他们基本呈圆锥—钟形,全长5.7米,底部最大直径3米,重3.0吨—3.9吨。

“双子星座”号飞船的返回舱里乘2名航天员,全长3.4米,最大直径为2.3米,航天员活动空间2.55立方米。总重量1982千克,其中包括2名航天员的体重144千克和座椅的重量426千克。舱内用纯氧,压力340毫帕。

而其设备舱则长1.4米,最大直径3.05米,重1278千克,其中环控生保系统的重量为117千克。

飞船结构采用分舱段布局原则,把每个分系统的所有部件都放置在一个紧凑的舱体内,这样既便于检查和组装,又便于出故障时更换。从第五艘到第十二艘“双子星座”飞船都是用了燃料电池,这种电池结构较简单、紧凑,能耐冲击和振动,体积小、重量轻、比功率高。此外,飞船还采用弹射座椅作为紧急救生手段,它不仅在发射阶段而且在着陆阶段可为航天员提供一种救生手段。

那么,“双子星座”飞船主要都完成了什么任务呢?

1958年,美国宇航局总部和太空任务小组开始考虑“水星”载人航天计划之后美国的载人航天计划的目标和任务。以吉尔罗斯和费格特为首的太空任务小组对此尤为关心,他们认为这项计划应在“水星”计划已完成的任务基础上,主要实现两大目标:载人轨道飞行时间大大延长,达到1周以上;实现飞船在轨道上机动、交会和对接。

1961年,当美国制定了“阿波罗登月计划”后,这一计划的任务更加明确起来,即为完成登月任务探索、试验新技术,最重要的有两方面:一是将载人飞行时间延长到2周,以充分研究人在太空生活和工作的适应性;二是完成两个航天器在轨机动、交会和对接。这两大任务在登月期间都会遇到。这样,“双子星座”计划就变成“阿波罗”计划的辅助项目。

作为一项既是独立的又是过渡性的计划,“双子星座”计划取得了许多开创性成就,为“阿波罗”计划提供了极其宝贵的经验和技术成果,其中包括:

(1)提供了足够执行“阿波罗”计划的长时间飞行经验,包括生理、医学、生活等方面。

(2)验证了飞船在载人条件下温度、供氧、压力长期工作的可靠性和寿命。

(3)完成了最重要的飞行器交会与对接,为载人登月的月球轨道对接方案提供了有力的证据。

(4)完成了长达2小时以上的舱外活动,为宇航员在月面活动积累了经验。

(5)实现飞行器姿态控制、机动和变轨飞行。这是“阿波罗”计划必不可少的任务。

(6)实现受控再入,提高了落点精度,为宇航员的安全提供了更大的保障。

(7)飞船分成几段,在再入时只回收载人舱。“阿波罗”飞船也采用了这种格局。

(8)“双子星座”飞船的新型燃料电池获得了验证和改进,它成功用于“阿波罗”飞船。

(9)“双子星座”飞船存在的一些问题,如姿态控制系统的可靠性、救生系统故障、宇航服笨重、太空行走困难等被“阿波罗”计划广泛吸取并加以改进。

(10)“双子星座”计划还提供了宇航员训练、太空生活等方面的经验。此外,“双子星座”计划的历次飞行对“阿波罗”计划任务的确定提供了直接的指导。

(11)远距离对地通讯获得发展和验证。

(12)地面各控制台站的工作满足远程太空飞行的要求。

此外,该计划还在对地观测、科学试验方面取得大量成果。

燃料电池

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。它具有发电效率高、环境污染少等优点。

这种电池由一种或多种化学溶液组成,其中插入两根称为电极的金属棒。一个电极上的电势比另一个电极上的大,因此,如果这两个电极用一根导线连接起来,电子就会通过导线从一个电极流向另一个电极。这样的电子流就是电流,只要电池中进行化学反应,这种电流就会继续下去。手电筒的电池即是代表。

首次光临月球的“阿波罗”号飞船

美国的“阿波罗”计划是人类第一次登上月球的伟大工程,始于1961年5月,结束于1972年12月,历时11年7个月。“阿波罗”计划的目的是把人送上月球,实现人对月球的实地考察,并为载人行星探险做技术准备。“阿波罗”飞船由指挥舱、服务舱和登月舱3部分组成,发射上升段时还有救生塔。飞船总重量约50吨,高约16米,连同救生塔约25米。其中指挥舱为圆锥形,高3.5米,底部直径3.9米,重约6吨;服务舱是一个直径为3.9米、高7.6米的圆柱体,重约25吨;而登月舱高6.9米,宽4.3米,质量14吨。

事实上,“阿波罗”计划载人登月的技术途径是选用月球轨道交会方案,即将一艘载有3名航天员的飞船发射到月球轨道上,然后2名航天员乘登月舱在月面上降落,进行月面探险。另一名航天员仍留在指挥舱中绕月球轨道飞行,并进行科学实验。返回时,在月面上的2名航天员启动登月舱的上升段发动机,飞上月球轨道,与指挥舱交会对接。2名航天员进入指挥舱后,抛弃登月舱的上升段,脱离月球轨道返回地球。在再入大气层前,抛弃服务舱,仅指挥舱在太平洋上降落。

“阿波罗”飞船研制出来后,相继进行过6次无人亚轨道和环地轨道飞行、1次环地飞行、3次载人环月飞行,最后才正式进行了登月飞行。1968年10月11日发射的“阿波罗7”号是第一艘载3名航天员的“阿波罗”飞船。在此之前,“阿波罗”计划中只做了不载人的飞行试验。自“阿波罗7”号起,到“阿波罗18”号为止,美国发射了12艘载人“阿波罗”飞船。

“阿波罗”登月计划的由来

1961年4月12日,发生了一件令美国人恼怒的事:前苏联宇航员加加林首次进入太空。这表明前苏联在航天技术上已领先美国一步,也就是说在科技竞赛中美国处于劣势了。为了迎接前苏联人的太空挑战,美国决定不惜一切代价,重振昔日科技和军事领先的雄风。

1961年5月25日,肯尼迪在题为“国家紧急需要”的特别咨文中,提出在10年内将美国人送上月球。他说:“我相信国会会同意,必须在本10年末,将美国人送上月球,并保证其安全返回”,“整个国家的威望在此一举”。于是,美国宇航局制订了著名的“阿波罗”登月计划。

阿波罗是古希腊神话传说中的太阳神,曾用金箭杀死巨蟒,替母亲报仇雪恨。美国政府用之命名登月计划,其心情可想而知。

中国的“神舟7”号载人飞船

“神舟7”号载人飞船是中国“神舟”号飞船系列之一,用“长征2”号F火箭发射升空,它是中国第三个载人航天飞船。

“神舟7”号载人飞船“神舟7”号飞船由轨道舱、返回舱和推进舱构成,全长9.19米,重达12吨。下面简单介绍一下“神七”载人飞船的各部分构成。

轨道舱

作为航天员的工作和生活舱,以及用于出舱时的气闸舱,配有泄复压控制、舱外航天服支持等功能。内部有航天员生活设施。轨道舱顶部装配有1颗伴飞小卫星和5个复压气瓶。无留轨功能。

返回舱

用于航天员返回地球的舱段,与轨道舱相连。装有用以降落的降落伞和反推力火箭,实行软着陆。

推进舱

装有推进系统以及一部分的电源、环境控制和通讯系统,还有一对太阳能电池板。

“神舟7”号飞船载有3名宇航员,分别为翟志刚(指令长)、刘伯明和景海鹏。此次飞行的主要任务是实施中国航天员首次空间出舱活动,同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学和技术试验。

那么,为什么要在“神七”任务中释放一颗伴飞小卫星呢?这是因为“神五”、“神六”升空入轨后,均无法拍摄到飞船在太空中的外景照片,当时的电视直播也仅限于舱内。而“神七”释放伴飞小卫星后,将能弥补这一缺憾。据专家介绍,小卫星可近距离环绕、伴飞,因小卫星安装有CCD立体相机,可提供飞船在轨飞行时的首张三维立体外景照片。

专家介绍,作为“神七”载人航天应用方面的一项新技术试验——伴随飞行的试验,到现在为止进行得还是非常成功的。专家相信在今后载人航天工程当中伴随卫星是非常有用的工具。

资料显示,开展伴随卫星的试验,一方面是为以后的应用开拓一个新途径。小卫星的伴随,比如说空间站或者空间实验室,可以延伸大的飞行器的功能。此外,伴飞卫星的试验又可以对大的飞行器,比如为空间实验室和空间站进行服务,观测外表,检查可能的损伤,从而对大飞行器进行服务。

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