美國航天飛機第134次飛行奮進號航天飛機謝幕 “國際空間站”組裝完畢

□□2011年6月1日，美國奮進號（Endeavour）航天飛機在完成最后一次飛行后安全返回地面，為其絕唱之旅畫上了一個圓滿的句號。這是奮進號第25次飛行，也是航天飛機第134飛行，還是航天飛機第36次飛往“國際空間站”以及美國現(xiàn)役航天飛機倒數(shù)第2次執(zhí)行任務。奮進號返回地面后便永久退役，并被送到位于洛杉磯的加州科學中心展覽。

1 主要使命

奮進號是2011年5月16日從肯尼迪航天中心升空的。此次飛行任務代號為STS-134，主要任務是為“國際空間站”送去阿爾法磁譜儀-2（AMS-02），另外還有快速后勤搬運器-3（ELC-3）平臺、S頻段通信天線、高壓氣罐和“德克斯特”（Dextre）雙臂機器人的附加配件，以及若干小衛(wèi)星。

由美籍華裔諾貝爾獎獲得者丁肇中教授組織研制的阿爾法磁譜儀-2用于尋找宇宙中的反物質、暗物質，以便揭開宇宙誕生和演變之謎。來自美、歐、亞三大洲16個國家和地區(qū)的56個研究機構的600多名科研人員參與其中，其中包括中國科學院和中國航天科技集團公司等負責研制的關鍵部分——永磁體。丁肇中教授說，沒有中國航天，就沒有“阿爾法磁譜儀”。阿爾法磁譜儀-2被認為是繼人類基因組、“國際空間站”和強子對撞機之后的又一個大型國際科技合作項目。

質量約6.8t、總投入達20億美元的阿爾法磁譜儀-2是“世界最大的太空實驗設備”，在研制過程中專家曾嘗試用超導磁鐵代替永磁鐵，但經過模擬太空環(huán)境測試后最終仍決定使用永磁鐵。丁肇中解釋說，通過熱真空測試，發(fā)現(xiàn)超導磁鐵只能維持3年的工作時間，否則就必須重新加注液態(tài)氦。而航天飛機于2011年退役航天員后根本無法完成這一任務。因此，取消了超導磁鐵方案，仍使用永磁鐵。

2010年，專家為阿爾法磁譜儀-2安裝了體積更大、壽命更長的新型永磁鐵，它可以一直服役至2020年，這也是“國際空間站”的預期壽命。質量約1.9t的新型永磁鐵可產生一個強大的均勻磁場，它比地球磁場要強3000多倍，可以折射宇宙射線，從而使探測器能夠分析出宇宙射線的各種屬性，如電荷、速率等。不過永磁鐵比超導磁鐵的磁性弱，因此敏感度也要降低30%。

“快速后勤搬運器”是可以承載大型設備的外部平臺，裝有空間站備件、飛行支持設備、散熱器、機械系統(tǒng)支持組件等。

奮進號還為空間站帶去了3顆名為“精靈”（Sprite）的小衛(wèi)星，它們看起來就像2.54cm的細小方形計算機芯片，由康奈爾大學研制。這些衛(wèi)星被安置在站外，用于收集太陽風信息，工作幾年后將返回地球，以檢測其對太空嚴酷環(huán)境的承受能力。

奮進號此次飛行的指令長是馬克·凱利(Mark Kelly)，其他機組人員包括駕駛員格雷戈里·約翰遜(Gregory Johnson)，任務專家格雷格·查米托夫(Greg Chamitoff)、安德魯·福伊斯特爾(Andrew Fuestel)、邁克爾·芬克(Michael Fincke)和羅伯托·維托里奧(Roberto Vittori)。他們進行了4次出艙活動。

2 飛行過程

5月18日奮進號與“國際空間站”對接。5月19日，奮進號航天員操縱機械臂將阿爾法磁譜儀-2安裝在“國際空間站”桁架上，幾小時后，便有大量宇宙高能粒子數(shù)據(jù)源源不斷地發(fā)回地面接收中心。丁肇中教授5月28日透露，該磁譜儀工作一切正常，每天都有大量數(shù)據(jù)傳回。

5月20日，查米托夫和福伊斯特爾進行了第1次太空行走，為“國際空間站”安裝了兩個S頻段天線。他們原計劃在“國際空間站”外行走6.5h，但在進行到將近5h時，查米托夫的艙外航天服上的1個二氧化碳傳感器失靈。該傳感器所獲數(shù)據(jù)用于判斷航天員在太空呼吸時是否會遇到二氧化碳濃度過高的情況。為了安全起見，航天員比預定時間提前結束了太空行走。

5月21日，航天員對航天飛機實施檢查，因為在奮進號發(fā)射時其右腹防熱瓦被太空垃圾“擦傷”。航天員操作裝有延長桿和相機的機械臂探查了“擦傷”狀況。這片“擦傷”區(qū)域長8cm、寬6.25cm，而深度是判定是否需要維修的最主要因素。航天員于當天把所拍攝德照片傳回地面控制中心進行分析。

5月22日，福伊斯特爾和芬克進行了第2次太空行走,為“國際空間站”的冷卻系統(tǒng)增加氨水，并為空間站左側太陽電池翼的旋轉連接處添加潤滑劑。

5月25日，福伊斯特爾和芬克進行了第3次太空行走。這次太空行走耗時6h54min。他們完成了站外天線系統(tǒng)的安裝，并為空間站俄羅斯艙段安裝了電纜以及1套特殊設備，通過這一設備可延伸空間站機械臂的工作范圍。不過，當太空行走進行到大約5h時，福伊斯特爾突然喊道，他的右眼火辣辣地疼，流了很多眼淚。由于在太空中眼淚不會從臉上滑落下來，于是福伊斯特爾設法把眼睛湊到頭盔內一個海綿裝置，擦掉眼淚，并重新開始工作。地面控制人員立即確認，進入福伊斯特爾眼中的是其頭盔面窗上的防霧液，以前發(fā)生過數(shù)次。如果向面窗上涂抹防霧劑時不注意用量，它容易脫落。防霧劑類似洗碗液，進到眼里很難受。

航天員結束太空行走返回艙內

5月27日，芬克和查米托夫進行了第4次也是最后一次太空行走，完成了“國際空間站”的全部組裝工作。當他們在太空行走至4h47min時，剛好使航天員對“國際空間站”組裝和維護時間達到1000h。這次太空行走是美國航天員進行的第248次太空行走，共持續(xù)7h24min。他們的主要任務是將1個檢測桿裝在空間站托架上，再裝1套特殊設備，從而使空間站機械臂的工作范圍延伸1倍。芬克和查米托夫完工后，奮進號指令長凱利向位于休斯敦地面控制中心報告：“空間站組裝完工。”這標志著這個世界上投入資金最大、參與國家最多、建造周期最長、技術難度最復雜的航天工程終于在太空全部竣工，太空探索進入新的時代。未來的所有太空行走都將交由駐空間站的全職航天員執(zhí)行。

3 實驗項目

此次，奮進號為“國際空間站”帶去一些實驗項目：如用蜘蛛、果蠅和微小的蛔蟲等進行的一系列奇特的科學實驗。其中一些實驗是在航天飛機之外進行，另一些在空間站內部觀察長期效應。生物學家將研究蜘蛛和果蠅在失重環(huán)境下的行為特征和發(fā)育狀況，如蜘蛛如何編織蜘蛛網(wǎng)?？茖W家將用站上的光學顯微鏡觀測蛔蟲以及其他有機生物。有一項實驗是用藥簽擦拭航天員皮膚、鼻子和喉嚨，從而掌握細菌如何在空間站上棲息，并在將來某個時間導致人體感染。

有的實驗具有一定的教育意義，可鼓勵青少年對數(shù)學和科學領域的求知探索。例如，奮進號把一些樂高積木玩具帶到了“國際空間站”，航天員通過搭建簡單的樂高積木模型來演示科學概念，向青少年演示了失重效應。有一項教育實驗叫做“測試零重力”，它可向青少年學生們教授重力和失重狀態(tài)之間的差別。在“國際空間站”進行的實驗還有：滴眼藥水；在天花板上表演俯臥撐；扳手腕；測試太空飛毯等。

美國東部時間2011年5月29日07：23，奮進號上的航天員向“國際空間站”上的航天員告別，關閉了奮進號與“國際空間站”之間的艙門。同日23：55，奮進號在玻利維亞拉巴斯上空約350km處脫離“國際空間站”，與之永別。隨后，奮進號繞“國際空間站”飛行1圈為“國際空間站”拍照。

查米托夫執(zhí)行第4次太空行走任務

奮進號與“國際空間站”分離后，于5月31日在距“國際空間站”約290m處對所攜帶的“獵戶座”相對導航風險降低（STORRM）傳感器進行了首次測試。該傳感器是多用途乘員飛行器（MPCV）項目辦公室的一項創(chuàng)新技術研發(fā)成果，由高清晰度對接相機、先進激光視覺導航傳感器（VNS）、1個提供電力并記錄數(shù)據(jù)的電子裝置、1個經太空檢驗的便攜式計算機，以及安置在站上的反射器對接目標組成。這次飛行試驗演示驗證了視覺導航傳感器和對接相機這2個“獵戶座”相對導航系統(tǒng)關鍵部件的獨特能力。這一新型自動化導航技術今后將用于“獵戶座”多用途乘員飛行器逼近“國際空間站”，使“獵戶座”更容易、更可靠地與“國際空間站”交會對接。美國航空航天局（NASA）已明確表示，相對導航風險降低傳感器是未來太空探索任務必需的一項關鍵技術。

美國東部時間6月1日01：29，奮進號指令長凱利啟動制動器2min38s,奮進號開始脫離軌道。奮進號于1日02：03再入地球大氣層,02：35在佛羅里達州肯尼迪航天中心安全著陸，圓滿結束其“謝幕之旅”。

4 成就非凡

1986年1月28日，美國挑戰(zhàn)者號航天飛機升空時爆炸。為了填補挑戰(zhàn)者號爆炸造成的空缺，保持航天飛機群的整體規(guī)模，美國于1987年開始制造了1架新的航天飛機軌道器——奮進號， 1991年建造完畢，1992年5月7日首次發(fā)射。

奮進號是首架以公開征名競賽的方式由美國的中小學生決定命名的航天飛機，并由老布什總統(tǒng)在1989年時正式宣布其命名。如同美國歷架航天飛機的命名原則，奮進號的名字也是源自一艘早年的研究調查船：著名英國探險家?guī)炜舜L在1768年第一次遠征時所搭乘的一艘368噸等級的三桅帆船奮進號，當時是該船造成后首次下水出航。由于它是艘英國籍的船只，所以奮進號的名字是用英式英文的“Endeavour”，而非美式英文“Endeavor”拼法。

作為超級替補的奮進號造價超過20億美元，高36.6m，寬23.4m，質量71t。與其他航天飛機軌道器相比，奮進號的主要改進有：在軌道器后部增加了1個低溫貯箱，故能攜帶更多的燃料，使航天飛機在太空可持續(xù)飛行28天左右；配備了一個直徑13m的著陸減速傘，從而減少了著陸起落架與制動器上的拉力，縮短了機場跑道長度；在艙內新增了先進的抽水馬桶和空調設備；增大了機身前段中層的空間，用于存放更多的食品、衣物和個人用品；用1個新型的廢物管理系統(tǒng)和1個可去除二氧化碳的再生裝置替代了原設計的氫氧化鋰系統(tǒng)；裝備了先進的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

在奮進號前24次的太空飛行中，它總共在太空度過了280天9h，繞行地球4429圈，總飛行距離達到1.65×108km。它完成了許多重要任務：在太空營救了未進入軌道的國際通信衛(wèi)星-6；多次攜帶歐洲“空間實驗室”上天進行科研；在軌回收歐洲“尤里卡”科學實驗衛(wèi)星；發(fā)射美國跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星-F；首次在軌維修“哈勃”空間望遠鏡；多次攜帶美國太空雷達實驗室，執(zhí)行行星地球使命計劃，對地球環(huán)境進行精確觀測和測繪；在太空安裝紫外天文-2觀測臺進行天文觀測；在太空施放并回收“奧斯特”衛(wèi)星，回收日本的“空間飛行器單元”；在太空施放并回收斯巴坦-207衛(wèi)星，進行可充氣天線試驗；與和平號空間站對接飛行，給站上運送補給設備和生活用品；曾搭載中國的1項微重力材料科學實驗項目；裝載地貌雷達拍攝地球表面三維立體地圖等。

奮進號還多次完成“國際空間站”相關任務，曾為 “國際空間站”送去美國團結號節(jié)點艙-1、巨型太陽電池翼、加拿大機械臂-2、“萊昂納多”多功能后勤艙、移動基座系統(tǒng)、希望號日本實驗艙、歐洲寧靜號節(jié)點艙-3和瞭望塔號觀測艙等，可謂戰(zhàn)功卓著。

2011年7月，阿特蘭蒂斯號將進行最后一次飛行，主要是為“國際空間站”運送大量備用零部件。此后，航天飛機發(fā)射基地可能有近2000名員工失業(yè)。

雖然航天飛機即將全部退役，但是它在世界載人航天史上立下的汗馬功勞永遠不可磨滅，而且其很多先進技術還將在未來的很長一段時間發(fā)揮重要作用?！?/p>