繞地運行的空中樓閣

尹懷勤

剛剛過去的2008年是極為不平凡的一年。僅就航天技術(shù)來說，國內(nèi)外就有多種引人注目的事件發(fā)生。其中之一即為國際空間站順利地度過了10周歲生日——建設(shè)中的國際空間站已整整在太空運行了10個年頭。作為人類迄今建造的規(guī)模最大的航天器，國際空間站目前仍是人們熱議的話題之一。

已具規(guī)模的太空居所

由美國、俄羅斯、歐洲空間局11個成員國、日本、加拿大和巴西16國共建的國際空間站，是一項跨世紀(jì)的國際合作航天工程。1998年11月。20日，俄制曙光號多功能貨艙由質(zhì)子K運載火箭從哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場升空，標(biāo)志著國際空間站正式動工興建。繼這個第一組件在太空“奠基”后，10年來又進(jìn)行了29次建站飛行任務(wù)，把美、俄、加、日和歐空局研制的組件先后升空并完成對接，將國際空間站打造成為眼下已有3間臥室、1間浴室和1間廚房的太空家園。

這座運行在近地順行軌道高度397千米、傾角51.6°的空中樓閣，10年來，已經(jīng)圍繞地球飛行了57300多圈，飛行里程達(dá)21億千米。自從2000年11月2日航天員開始常駐國際空間站以來，已有15個國家的167人造訪空間站，18組依次常駐航天員和多架航天飛機短時進(jìn)站航天員以及6位太空游客。截至2008年11月20日，航天員共在國際空間站上完成116次出艙活動，為建站太空行走725小時。

目前的國際空間站，已經(jīng)擁有9個艙段，總體重量達(dá)到313噸，內(nèi)部空間超過700立方米。空間站的鋁制桁架已延展至89米長，太陽能電池板展開后面積達(dá)2675平方米，可覆蓋6個籃球場或1個足球場。不難想象，它確實是游弋在太空中的一個龐然大物。

2008年11月20日，正與空間了站對接的美國“奮進(jìn)”號航天飛機上的7名航天員和空間站上常駐的3名航天員以緊張有序的工作慶祝了國際空間站誕生lO周年的紀(jì)念日。

2008年11月26日，俄羅斯從拜科努爾發(fā)射場發(fā)射升空的“進(jìn)步M-01M”貨運飛船，于30日與國際空間站成功對接，給站上送去重約2.5噸的食品、水、燃料和多種設(shè)備。需要指出的是，該種貨運飛船比以前的“進(jìn)步”號貨運飛船重量更輕，且配有運行速度更快的先進(jìn)數(shù)字化控制系統(tǒng)，它與國際空間站的對接更加準(zhǔn)確，使以后的貨運更加方便。

已經(jīng)進(jìn)行的這些建站和保障工作，都是為今年春末能將空間站常駐航天員由3人擴編到6人做準(zhǔn)備的。一旦6人同時上站工作，將使國際空間站邁上一個新的臺階，標(biāo)志著這個人類歷史上制作最精美的太空居所將能承擔(dān)更多的科研任務(wù)。盡管如此，目前的國際空間站僅完成了原計劃四分之三的建設(shè)任務(wù)，預(yù)計到2010年美國3架航天飛機退役之前才能全部建成。那時它的總重量將達(dá)453.6噸，長達(dá)108米，寬達(dá)88米，容積達(dá)1217立方米，可容納7名航天員長期工作，最多時可接待15人同時進(jìn)行科學(xué)考察活動。

載人航天史上的里程碑

按照一再修改的計劃，最終建成國際空間站的費用為1140億美元。由于工期漫長、耗資巨大，致使包括專家學(xué)者在內(nèi)的部分人士對建設(shè)國際空間站的必要性提出了質(zhì)疑。他們的觀點可概括為一句話，就是認(rèn)為此舉是向空中燒錢，得不償失。其實，這正是他們對發(fā)展航天科技的重要性認(rèn)識不足而造成的一種誤解。

現(xiàn)代航天科學(xué)理論奠基人齊奧爾科夫斯基說過：“地球是人類的搖籃。人類決不會永遠(yuǎn)躺在這個搖籃里，而會不斷探索新的天體和空間。人類首先將小心翼翼地穿過大氣層，然后再去征服太陽系空間?！眹H空間站就是人類穿過地球大氣層在太空搭建的一個科學(xué)試驗平臺。它能利用自身的高遠(yuǎn)位置對地面、海洋和大氣層進(jìn)行觀測，能開展空間環(huán)境預(yù)報、空間物理學(xué)和天文學(xué)的研究活動。2008年11月18日，國際空間站第18長期考察組成員、俄羅斯航天員尤里·隆恰科夫利用事先安裝在站外的設(shè)備，進(jìn)行了一項地震預(yù)測試驗。該設(shè)備能夠記錄近地空間電子流及質(zhì)子流的變化，這些變化與地震活動及雷雨現(xiàn)象等地球物理狀態(tài)有關(guān)，通過研究這些變化，可以解決確定地震震中位置等相關(guān)的一系列問題，并進(jìn)而研制出預(yù)測地震的裝置。這種地震預(yù)測試驗，在地面上是無法實現(xiàn)的。僅舉此例，即可說明建站對發(fā)展科學(xué)研究的極端重要性。

實際上，包括國際空間站在內(nèi)的載人航天器，為人類創(chuàng)造了一個極高真空、微重力、超低溫、無污染、強太陽輻射的天然試驗室，可借以開展地面上無法進(jìn)行的物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、遺傳工程等領(lǐng)域的科學(xué)研究，可試制生產(chǎn)超強、超導(dǎo)材料和大型超純晶體，并由此帶動人工智能、機器人、遙感操作工序自動化、光學(xué)通信、無線電傳輸、數(shù)據(jù)處理和新材料、新能源等大量新技術(shù)的發(fā)展。載人航天器和無人航天器的觀測和探索活動，大大更新了人類對地球空間、太陽系和整個宇宙的認(rèn)識，推動了多門學(xué)科的發(fā)展，形成了眾多新的分支學(xué)科。實踐證明，航天技術(shù)在開展科學(xué)研究、帶動技術(shù)進(jìn)步、推動國民經(jīng)濟發(fā)展和提升人類生活質(zhì)量方面具有特殊的地位和重要作用，又為基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了獨有的條件。現(xiàn)時人們鐘愛的數(shù)碼相機，就是航天探測傳輸技術(shù)民用化的結(jié)果。世界范圍內(nèi)的天氣預(yù)報和全球通信也都離不開航天技術(shù)。類似的例子舉不勝舉。那種低估和否認(rèn)發(fā)展航天科技和建設(shè)國際空間站的重要意義的認(rèn)識是短視的，把航天科技與基礎(chǔ)研究截然分割的看法是片面的。

更重要的是，現(xiàn)階段和建成后的國際空間站，將更多地被用于了解航天員的身體狀況，使其成為人類繼續(xù)探索月球和火星的太空備戰(zhàn)基地。美國正在研制的載人登月飛船“奧賴恩”，準(zhǔn)備于2015年先行完成與國際空間站的對接，以驗證其性能，待其完善后，再于2018年發(fā)射升空，運載6名航天員開啟重返月球之旅。隨之將于2024年建成月球基地，開發(fā)月球資源。然后改進(jìn)“奧賴恩”飛行器，計劃于2031年讓其載人登陸火星，讓航天員實地考察這個地球的外鄰星。與此同時，俄、日和印度也都制定了2020年左右載人登陸月球的計劃，俄、日還要建立月球基地；俄和歐空局也準(zhǔn)備于本世紀(jì)30年代派人登陸火星。由于月球沒有大氣層和火星上空氣稀薄，它們的引力也較小，航天員如何適應(yīng)就需要在國際空間站上積累經(jīng)驗。再者，航天員乘坐航天器按最節(jié)省燃料的霍曼軌道飛行到火星，至少需要259天，何況還要在火星上進(jìn)行考察，完成任務(wù)后亦需安全返回地球，這樣至少需要一年半的時間才能往返一次，其身體狀況怎樣滿足要求，也應(yīng)由在國際空間站上工作過的人提供借鑒。以此類推，各國研制載人登月器和載人登陸火星航天器，亦需從國際空間站的建設(shè)和使用I中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，以便少走彎路。這樣的技術(shù)上的繼承和創(chuàng)新，還可節(jié)省大量資金和時間。小看國際空間站的用途，實際是知識結(jié)構(gòu)上的一種缺陷。

正在運行并不斷完善的國際空間站，已經(jīng)在載人航天史上樹起了一個新的里程碑。它為人類登月和登上火星起著奠基石的作用。在空間探測器提供更多的信息后，人類還會登陸更遠(yuǎn)的天體，并開發(fā)利用某些小行星的豐富資源。待將來人類掌握光子火箭技術(shù)后，還可能開展恒星際航行。載人航天的最終目的，就是遠(yuǎn)征和改造其他天體，將其變?yōu)檫m合人類居住的星球，逐步開展移民活動，為人類飛出地球乃至太陽系進(jìn)行探路和創(chuàng)造條件，不斷擴大人類的生存環(huán)境，從廣義角度更有效地保證可持續(xù)發(fā)展。至于著名物理學(xué)家霍金于2006年上半年所說的人類將在100年內(nèi)移民太空的預(yù)言，能否實現(xiàn)，還要靠未來的航天實踐活動來檢驗。

責(zé)任編輯龐云