2013年世界載人航天回顧

龐之浩（北京空間科技信息研究所）

2013年的世界載人航天活動精彩紛呈。美國首次發(fā)射了第2種商用貨運(yùn)飛船“天鵝座”，這表明美國的“商業(yè)航天”之路正逐漸形成。俄羅斯“聯(lián)盟”系列載人飛船開始采用快速對接模式，即升空后只用6h就能抵達(dá)“國際空間站”。歐洲航天局發(fā)射了有史以來質(zhì)量最大的貨運(yùn)飛船—“阿爾伯特·愛因斯坦”，并通過了實(shí)驗(yàn)型再入飛行器重要的下降著陸測試。日本H-2轉(zhuǎn)移飛行器-4把世界第一個能會話的小型太空機(jī)器人“基博”帶入了“國際空間站”，并開展了會話實(shí)驗(yàn)。中國神舟－10飛船首次進(jìn)行了應(yīng)用性飛行和繞飛，女航天員王亞平還在天宮－1實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行了中國第一次、世界第二次太空授課，受到廣泛好評。

1 美國完成多項任務(wù)

2013年，美國載人航天活動的特點(diǎn)有三個，一是多次進(jìn)行“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”（RRM）試驗(yàn)；二是第2種商用貨運(yùn)飛船“天鵝座”投入使用，為“國際空間站”提供貨物運(yùn)輸；三是航天員多次出艙維修“國際空間站”。

“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”

2013年，美國多次進(jìn)行了“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”試驗(yàn)，希望通過發(fā)展機(jī)器人在軌服務(wù)能力來維修或?yàn)樾l(wèi)星加注燃料，增加衛(wèi)星壽命。

“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”試驗(yàn)將耗時3年，預(yù)算資金2260萬美元?！皺C(jī)器人燃料加注任務(wù)”是一種洗衣機(jī)大小的實(shí)驗(yàn)平臺，由模擬衛(wèi)星和4種專用工具組成。其專用工具包括：剪線鉗和墊片操作工具、多功能工具、安全帽拆除工具、噴嘴工具。每個工具上都安裝了2臺相機(jī)，地面團(tuán)隊可有效觀察和控制任務(wù)進(jìn)展情況。

該實(shí)驗(yàn)平臺在2011年8月航天飛機(jī)最后一次飛行時攜帶至“國際空間站”，放在空間站右舷桁架的快速后勤搬運(yùn)器-4上。它用于試驗(yàn)太空機(jī)器人，包括模擬打開衛(wèi)星上的閥門、切割線路、拆掉模擬燃料螺帽后向模塊注入模擬燃料等精確作業(yè)，以測試項目可行性。它表明用于衛(wèi)星維修、維護(hù)的太空機(jī)器人及相關(guān)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)入了新時代。

其過程是：①通過空間站上的加拿大“靈巧機(jī)械臂”把連接管工具插入“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”試驗(yàn)燃料閥；②向“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”發(fā)送精確命令，使它通過其流體傳輸系統(tǒng)和附屬燃料閥將液態(tài)乙醇傳輸進(jìn)入連接管工具，隨后再傳輸回到“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”實(shí)驗(yàn)平臺的貯液器中；③當(dāng)流體傳輸完成后，連接管工具與試驗(yàn)燃料閥斷開，但將其自身的一部分即靈巧“快速斷開”裝置留下，以便為未來簡易的和更高效的燃料加注連接創(chuàng)造條件；④“靈巧機(jī)械臂”將連接管工具放回“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”中，并安裝好穩(wěn)定裝置。通過進(jìn)行在軌流體傳輸，驗(yàn)證了配備有精密工具、采用創(chuàng)新性推進(jìn)劑傳輸系統(tǒng)以及精心設(shè)計程序的機(jī)器人遙控技術(shù)，證明了機(jī)器人能夠在太空執(zhí)行為“沒有專用燃料加注接口”的衛(wèi)星提供服務(wù)的能力。

“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”演示驗(yàn)證的技術(shù)未來可能會對衛(wèi)星產(chǎn)生重要影響，是發(fā)展開創(chuàng)性的衛(wèi)星服務(wù)領(lǐng)域機(jī)器人技術(shù)的重要步驟。美國航空航天局希望通過發(fā)展機(jī)器人在軌服務(wù)能力來維修或?yàn)榈厍蜢o止軌道衛(wèi)星加注燃料，增加衛(wèi)星彌足珍貴的功能壽命，并擴(kuò)展衛(wèi)星運(yùn)營商的選擇能力。目前，在近地軌道有超過1100顆衛(wèi)星在軌工作，還有2500顆失效的衛(wèi)星仍然位于地球軌道上。因此，降低衛(wèi)星的建造成本和替換成本至關(guān)重要。美國航空航天局還希望此類新技術(shù)能夠幫助推動迅速興起的商業(yè)衛(wèi)星服務(wù)業(yè)的發(fā)展?！皺C(jī)器人燃料加注任務(wù)”是衛(wèi)星在軌服務(wù)技術(shù)和“國際空間站”機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重要里程碑，同時標(biāo)志著“國際空間站”是先進(jìn)航天技術(shù)演示驗(yàn)證的良好平臺。

“機(jī)器人燃料加注任務(wù)”實(shí)驗(yàn)平臺

先后發(fā)射兩種商業(yè)貨運(yùn)飛船

2013年3月1日，美國太空探索技術(shù)公司用獵鷹－9火箭成功發(fā)射了“龍”貨運(yùn)飛船。根據(jù)與美國航空航天局總額16億美元的合同，太空探索技術(shù)公司將用“龍”貨運(yùn)飛船向“國際空間站”進(jìn)行至少12次補(bǔ)給，此為第2次。

在這次飛行中，由于“龍”飛船與火箭分離后飛船上的4臺姿控發(fā)動機(jī)中有3臺未能及時啟動，使飛船開始姿態(tài)漂移，太陽電池翼也暫緩打開。排除故障后，“龍”飛船被允許繼續(xù)接近“國際空間站”，但已錯失原定于3月2日進(jìn)行對接的時機(jī)，最后于3月3日對接在“國際空間站”和諧號節(jié)點(diǎn)艙上。飛船與空間站之間的對接艙門于3月4日打開。

“龍”飛船此行為空間站的6名航天員送去質(zhì)量約544kg的補(bǔ)給，包括食物、蘋果、衣服、空氣凈化器、太空行走的工具和電池、電腦硬件和來自美國、加拿大、日本的多項重要科研設(shè)施（納米實(shí)驗(yàn)架、實(shí)驗(yàn)種子、裝有實(shí)驗(yàn)鼠干細(xì)胞樣本和蛋白質(zhì)晶體的2臺醫(yī)學(xué)冰箱）以及一些繪畫顏料（滿足不少高中生觀察在太空中如何作畫和畫作晾干過程的愿望）。3月26日，“龍”飛船返航，運(yùn)回醫(yī)療實(shí)驗(yàn)樣本、舊儀器等約1210kg物品，墜落在加州南部海岸數(shù)百千米的太平洋洋面，由太空探索技術(shù)公司回收，用一艘船拖至洛杉磯。在那里，“龍”飛船上的一些貨物將在48h內(nèi)返回給美國航空航天局，其中包括一個裝滿“國際空間站”微重力研究實(shí)驗(yàn)樣本的冰箱，然后飛船轉(zhuǎn)至太空探索技術(shù)公司位于得克薩斯州的工廠進(jìn)行檢測和卸貨。

“國際空間站”上的加拿大機(jī)械臂－2準(zhǔn)備捕獲“天鵝座”貨運(yùn)飛船

2013年9月18日，美國軌道科學(xué)公司從美國瓦勒普斯島上的美國航空航天局基地，用“安塔瑞斯”火箭成功發(fā)射了首艘“天鵝座”貨運(yùn)飛船。該飛船試驗(yàn)性地攜帶了近600kg的補(bǔ)給物資，包括食品、衣物等，主要任務(wù)是驗(yàn)證飛船具有可靠地向“國際空間站”送貨的能力。

“天鵝座”原計劃于9月22日與空間站對接，但由于通信故障（飛船與空間站上的定位系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)格式不兼容）等原因，“天鵝座”與空間站的對接被數(shù)次推遲。為此，軌道科學(xué)公司迅速開發(fā)了一個軟件補(bǔ)丁解決了不兼容問題。9月29日，意大利航天員帕爾米塔諾操作空間站上的加拿大機(jī)械臂－2，成功抓住了緩緩靠近的“天鵝座”，使其與空間站成功對接?！疤禊Z座”在空間站的和諧號節(jié)點(diǎn)艙上停留了23天。10月22日，“天鵝座”與空間站分離，10月23日返回地球大氣層并燃燒焚毀。

這是美國航空航天局商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)計劃（COTS）中“天鵝座”的首次驗(yàn)證任務(wù)。按照合同，從2013年年底到2016年，“天鵝座”將分8次為空間站運(yùn)送總質(zhì)量約20t的補(bǔ)給物資。“安塔瑞斯”火箭是由美國軌道科學(xué)公司研發(fā)，近地軌道運(yùn)載能力5t?！疤禊Z座”由加壓貨物艙與服務(wù)艙組成，前者由泰雷茲-阿萊尼亞航天公司制造，其基本裝載容量為18.9m3；后者由軌道科學(xué)公司制造，采用2個砷化鎵太陽電池翼，可提供4kW的電力。研發(fā)“天鵝座”的美國軌道科學(xué)公司是繼太空探索技術(shù)公司之后，第二家用商業(yè)飛船向“國際空間站”送貨的美國私營企業(yè)。

出艙維修“國際空間站”

2013年5月9日，空間站冷卻系統(tǒng)發(fā)生氨氣泄漏事故。5月11日，空間站的美國航天員湯姆·馬什伯恩和克里斯·卡西迪緊急出艙活動，實(shí)施了5.5h的計劃外出艙活動，以查明泄露氨的位置并修補(bǔ)漏洞。然而，2名航天員在檢查之后沒有發(fā)現(xiàn)任何冷卻系統(tǒng)的氨泄漏跡象。雖然航天員沒有發(fā)現(xiàn)泄漏痕跡，但美國地面控制中心要求航天員繼續(xù)檢查，并在空間站的外部冷卻系統(tǒng)上替換和安裝了一個備用泵。地面控制中心認(rèn)為安裝這樣的備用泵，再進(jìn)行多次檢查，應(yīng)該能保證液氨不再泄漏，但能否修好還需長期觀察。發(fā)生液氨泄漏的電力系統(tǒng)屬于空間站8個電力系統(tǒng)之一，這些電力系統(tǒng)將太陽電池產(chǎn)生的能量輸入到空間站。目前，只有1個電力系統(tǒng)因液氨泄漏受損，其他7個運(yùn)行正常，因此不會影響到空間站6名工作人員的生命，但可能會對空間站的一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)和備用設(shè)備造成影響。

2013年12月11日，空間站電力系統(tǒng)的兩個外部冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的一個泵自動關(guān)閉，可能是泵內(nèi)的一個流量控制閥出現(xiàn)故障，導(dǎo)致泵的溫度達(dá)到了預(yù)設(shè)溫度極限。這兩個外部冷卻循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部裝有大量液態(tài)氨，用于保持空間站內(nèi)部和外部設(shè)備的冷卻。如果另一個冷卻循環(huán)系統(tǒng)也出現(xiàn)了故障，那么站上的航天員將不得不緊急返回地球。

外部冷卻循環(huán)系統(tǒng)是通過液態(tài)氨的循環(huán)來保持空間站內(nèi)外設(shè)備的溫度不會過熱。不過，駐站的航天員和空間站本身都沒有任何危險，最大的問題就是不能按計劃做很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)了，不得不取消一些活動。和諧號節(jié)點(diǎn)艙、希望號日本實(shí)驗(yàn)艙和哥倫布號實(shí)驗(yàn)艙的部分非關(guān)鍵系統(tǒng)已經(jīng)關(guān)閉，以減輕冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。歐洲和日本實(shí)驗(yàn)艙的很多系統(tǒng)已經(jīng)切換連接到另一個冷卻循環(huán)系統(tǒng)。為此，航天員將出艙維修來排除故障。

美國私營企業(yè)軌道科學(xué)公司的“天鵝座”原計劃12月19日為空間站運(yùn)送貨物，但美國航空航天局決定把發(fā)射推遲至2014年1月，以給空間站航天員留下充裕的時間，讓他們集中精力修理故障液氨泵。

2013年12月21日，美國航天員里克·馬斯特拉基奧和邁克·霍普金斯進(jìn)行了5h28min的出艙太空行走，拆除了故障閥門所在的液氨泵，完成部分修復(fù)工作。同日，美國航空航天局證實(shí)，在馬斯特拉基奧在完成太空行走、進(jìn)入空間站氣閘艙進(jìn)行加壓時發(fā)現(xiàn)，其身上的美制艙外航天服的除濕系統(tǒng)出現(xiàn)了問題。這件航天服無法進(jìn)行下次太空作業(yè)，為此，要使用空間站內(nèi)的一套備用艙外航天服。

2013年12月24日，美國航天員馬斯特拉基奧和霍普金斯完成了空間站2013年的第10次出艙活動。本次任務(wù)歷時7h30min，比預(yù)計多花費(fèi)4個多小時。他們成功將353.8kg的新液氨泵安裝到位并連通線路成功進(jìn)行了啟動，空間站冷卻循環(huán)系統(tǒng)和所有設(shè)備隨之恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這是對該空間站的第176次裝配和維護(hù)工作，也是歷史上第2次在平安夜的太空行走。1999年，發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)2名航天員曾在平安夜太空行走了8個多小時來升級“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡。在這次太空行走之前，地面指揮中心曾通過無線電向維修空間站的航天員保證，他們的這次太空行走不會對圣誕老人在平安夜的使命造成任何干擾。休斯敦中心告訴航天員：“經(jīng)過軌跡和彈道學(xué)家的檢測，未來兩天，我們的工作不會與馴鹿拉的雪橇和一個留著胡子、穿紅色衣服的快活男人產(chǎn)生任何關(guān)聯(lián)?！?/p>

其他載人航天活動

2013年1月27日，美國航空航天局公布了一份“征求增強(qiáng)航天探測技術(shù)驗(yàn)證和國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用建議”的意見征詢書，面向研究機(jī)構(gòu)及公眾征詢增強(qiáng)空間站作為先進(jìn)航天技術(shù)試驗(yàn)平臺的方法和建議。

2013年4月29日，美國私營商用航天器太空船－2進(jìn)行了首次發(fā)動機(jī)點(diǎn)火試飛，飛行速度一度達(dá)到1.2Ma，成功突破音障。太空船－2由白騎士－2飛機(jī)搭載，從加州升空，45min后在距地面大約14km的空中與飛機(jī)分離，依靠自身動力繼續(xù)飛行。太空船－2的火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火持續(xù)16s后，上升到16.8km高度，隨后返回地面。它未來的一系列試飛將時間更長、距離更遠(yuǎn)。其火箭發(fā)動機(jī)燃燒的是固態(tài)橡膠復(fù)合物和液態(tài)氮氧化物。在發(fā)動機(jī)關(guān)閉后，太空船－2通過滑翔方式最終安全降落在莫哈比沙漠中的跑道上。

太空船－2由斯凱爾德復(fù)合技術(shù)公司建造，用戶是維珍銀河公司，此前已進(jìn)行過25次帶飛、滑行等無動力試飛，用火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火進(jìn)行動力試飛是首次。維珍銀河公司首席執(zhí)行官懷特賽茲說，火箭點(diǎn)火持續(xù)時間、發(fā)動機(jī)性能和太空船－2操控狀態(tài)都達(dá)到預(yù)期；再進(jìn)行幾次點(diǎn)火試飛后，太空船－2將嘗試亞軌道試飛。太空船－2長18m，能搭載2名機(jī)組人員和6名乘客,將用于搭載太空游客進(jìn)行亞軌道飛行，即軌道最高點(diǎn)位于大氣層外、但還不能繞地球1周的飛行。搭載太空船－2的白騎士－2飛機(jī)從位于美國西岸的太空港起飛，進(jìn)入地球上方大氣層；當(dāng)?shù)诌_(dá)離地球15km高空時，太空船－2與白騎士－2分離，發(fā)動自身的混合動力火箭，爬升至地球上空逾100km處，讓旅客遠(yuǎn)眺地球與太空的壯麗美景，并體驗(yàn)5min失重狀態(tài)后返回地球。其票價為每人單次22.2萬美元。維珍銀河公司說，現(xiàn)已接受大約580名太空游旅客繳納的合計超過7000萬美元的“定金”，預(yù)計最早于2014年投入實(shí)際運(yùn)營。

2013年5月3日，“獵戶座”乘員艙開始在肯尼迪航天中心進(jìn)行了一系列模擬太空荷載的測試。它包括8項不同的載荷測試，每項最多用3天完成，整個測試持續(xù)到6月。技術(shù)人員通過液壓泵對該飛船的各個部位進(jìn)行加壓，并對該飛船發(fā)射、上升、發(fā)射逃逸系統(tǒng)的分離、再入、著陸等不同階段進(jìn)行模擬測試。工作人員稱，他們進(jìn)行這一系列測試是為了確?！矮C戶座”飛船結(jié)構(gòu)的完整性。另外，此次測試還對修理后的鋁制隔離壁上的縫隙進(jìn)行了檢驗(yàn)。乘員艙內(nèi)外放置了1600多個壓力表來測驗(yàn)它的結(jié)構(gòu)，飛船周圍裝有攝像頭，記錄飛船測試期間的動態(tài)。另外，飛船的周圍和下方也裝有傳感器，用來測量反復(fù)壓力測試中的壓力變形與膨脹偏離。

2013年5月8日，為提高操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，空間站上的計算機(jī)操作系統(tǒng)由Windows換成Linux?？臻g站上的其他許多系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行，以支持Linux系統(tǒng)。新的操作系統(tǒng)在提高安全性和可靠性的同時能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)控制（i n-h o u s e control），可進(jìn)行必要的打補(bǔ)丁、修改和調(diào)整。Linux是已被科學(xué)界廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)，美國航空航天局和太空探索技術(shù)公司的地面站也使用了Linux，空間站上的第一個類人形機(jī)器人航天員－2目前也使用Linux操作系統(tǒng)。對于大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)來說，Linux的穩(wěn)定性是最好的選擇。

美國“獵戶座”乘員艙下海測試

2013年6月17日，空間站上的美國航天員克里斯托弗·卡西迪通過遙控操作，指揮美國航空航天局艾姆斯研究中心一個名為K10的4輪機(jī)器人模擬部署了天線。操作時，卡西迪通過視頻監(jiān)控機(jī)器人對他從太空發(fā)出指令的反應(yīng)。這是從空間站上第一次成功實(shí)施了“地面遙控機(jī)器人”測試。

2013年10月下旬，乘員航天運(yùn)輸－100發(fā)射中止系統(tǒng)發(fā)動機(jī)完成了重要的測試。

2013年10月26日，美國內(nèi)華達(dá)山公司研制的“追夢者”小型航天飛機(jī)原型機(jī)進(jìn)行了首次自由飛行測試。一架直升機(jī)將它吊至3810m左右的高度釋放，“追夢者”隨即啟用自動控制系統(tǒng)，其近1min的飛行“按照設(shè)計進(jìn)行”，堪稱“完美”。然而，在降落地面的過程中，它的左起落架在展開時出現(xiàn)異常，結(jié)果“追夢者”滑出了跑道?！白穳粽摺钡妮d人艙在事故中沒有受到損害，這意味著在此類事故中航天員可能不會受到傷害。此外，“追夢者”的電腦系統(tǒng)保持正常工作，其他關(guān)鍵組件也保持完整。除了最后的降落，這次飛行是“相當(dāng)成功的”。

除了內(nèi)華達(dá)山公司，另兩家接受美國航空航天局資助的企業(yè)分別是太空探索技術(shù)公司與波音公司，他們都在研制能夠搭載7人的航天器，但其中只有“追夢者”可以重復(fù)使用。

2013年12月4日，“獵戶座”的熱防護(hù)罩運(yùn)抵肯尼亞航天中心，它是迄今為止建造的最大熱防護(hù)罩，用于2014年進(jìn)行首次飛行試驗(yàn)。

2 俄羅斯創(chuàng)造本國太空行走紀(jì)錄

2013年，俄羅斯載人航天活動的特點(diǎn)有兩個，一是宇宙飛船全部采用快速對接模式；二是航天員刷新俄羅斯太空行走紀(jì)錄。

除貨運(yùn)飛船外,俄羅斯載人飛船從2013年起也開始采用快速對接模式，即升空6h以后飛船就與空間站自動對接，而以前需要2天。采用快速對接方式，不僅節(jié)省了飛船燃料，也節(jié)約了航天員和地面控制人員的時間，更能保證飛行乘組的安全，因?yàn)轱w船在太空飛行的時間越長，不可預(yù)測的風(fēng)險就越大。另外，航天員在出現(xiàn)失重感時就已經(jīng)快要抵達(dá)目的地了，這使飛行變得更加舒適（失重對機(jī)體的影響大約是在飛行后5h才開始顯現(xiàn)，而且航天員在飛船中的空間非常狹小，保持的姿勢非常不舒服，因此相較于之前的2天時間，6h要好過得多）；還可以將科研用品，特別是更多種類的生物化學(xué)試劑盡快送到空間站，使對保質(zhì)期要求很高的試劑性能得到更好的保證。這種模式已在2012－2013年發(fā)射的幾艘“進(jìn)步”系列貨運(yùn)飛船上試驗(yàn)成功，若能在“聯(lián)盟”系列飛船上通過2～3次的測試，俄羅斯的所有飛船將在2014年初都采用快速對接模式。

由俄羅斯的秋林（中）、美國的馬斯特拉基奧（右）和日本的若田光一組成的乘組準(zhǔn)備攜帶奧運(yùn)火炬升空

2月11日、4月24日、7月28日、11月26日，俄羅斯進(jìn)步 M－18M、19M、20M和21M貨運(yùn)飛船先后升空。其中有2艘飛船沒有與空間站快速對接，原因是：由于導(dǎo)航天線系統(tǒng)故障，進(jìn)步 M－19M于4月26日才與空間站對接；由于試驗(yàn)改進(jìn)型航向－NA交會對接系統(tǒng)，進(jìn)步M－21M于11月30日才與空間站對接。

3月29日，俄羅斯成功發(fā)射了聯(lián)盟 TMA－08M載人飛船。這是俄羅斯首次使用快速對接模式發(fā)射載人飛船。5月29日、9月26日、11月7日，俄羅斯聯(lián)盟 TMA－09M、10M和11M載人飛船先后升空，它們都采用快速對接模式與空間站對接。其中聯(lián)盟 TMA－11M航天員進(jìn)駐空間站后，空間站達(dá)到9名航天員，這是自2009年10月份以來，空間站上第一次在沒有航天飛機(jī)對接的情況下有9名航天員入駐。他們將2014年索契冬奧會火炬帶入了空間站。

在2013年，俄羅斯航天員共進(jìn)行了6次太空行走，其中最引人注目的是11月9日進(jìn)行的那次。當(dāng)時航天員科托夫和梁贊斯基持2014年索契冬奧會火炬進(jìn)行太空行走，這在人類是首次。為了防止丟失，火炬被牢牢拴在科托夫身上。出于安全考慮，該火炬在太空之行期間沒有被點(diǎn)燃。11月11日，載有冬奧會火炬的聯(lián)盟 TMA－09M飛船順利返回地球。

另外，科托夫和梁贊斯基還于12月28日創(chuàng)造了8h7min的俄羅斯太空行走紀(jì)錄。世界太空行走紀(jì)錄為8h56min，是由2名美國航天員在2001年3月創(chuàng)造的。

3 歐洲太空行走遭遇漏水

2013年，歐洲載人航天活動仍然是中規(guī)中矩，但在意大利航天員的1次出艙活動中，由于艙外航天服出現(xiàn)故障，使那次太空行走任務(wù)半途而廢。

2013年6月19日，歐洲航天局實(shí)驗(yàn)型再入飛行器—“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”（IXV）通過了重要的下降著陸測試，濺落在意大利撒丁島PISQ靶場的海里。全尺寸“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”樣機(jī)由直升機(jī)從3km高度釋放，它在下降過程中不斷增速，以模擬航天飛行任務(wù)，之后降落傘打開，使“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”樣機(jī)以低于7m/s的速度安全濺落在海上。濺落試驗(yàn)的成功表明，“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”可在空間任務(wù)完成后安全回收。

歐洲航天局“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”工作示意圖

該項目旨在為歐洲未來的自主大氣再入飛行器開發(fā)和演示驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)。2014年8月，“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”將由歐洲“織女星”發(fā)射到120km高的亞軌道，然后從這個高度以大約7.5km/s的速度重返大氣層，用于模擬從低地球軌道再入大氣任務(wù)，試驗(yàn)高超聲速和超聲速飛行階段的再入技術(shù)。

接下來的項目名為“驕傲”，預(yù)計在2018年進(jìn)行一次軌道飛行任務(wù)。它與美軍的X－37B軌道試驗(yàn)飛行器相類似，但尺寸更小?！斑^渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”與“驕傲”的理念十分相似，但飛行器尺寸及項目成本都極為不同。這些演示驗(yàn)證項目將總共耗資3億美元。

“過渡型實(shí)驗(yàn)飛行器”質(zhì)量1800kg，長約4.4m、寬約2.2m，被稱為“苗條身形”，采用這種構(gòu)型起飛無需雙翼。它通過推力器和兩個可移動的后部機(jī)身襟翼控制飛行。相比而言，X－37B質(zhì)量5000kg，長約9m。

2013年6月5日，歐洲航天局從庫魯航天中心用阿里安－5ES火箭成功發(fā)射了有史以來質(zhì)量最大的貨運(yùn)飛船—“阿爾伯特·愛因斯坦”自動轉(zhuǎn)移飛行器－4。該貨運(yùn)飛船的發(fā)射質(zhì)量近20.2t，是“阿里安”火箭發(fā)射的質(zhì)量最大的航天器，也是目前服務(wù)于空間站中運(yùn)載能力最強(qiáng)的貨運(yùn)飛船。它的體積相當(dāng)于一個雙層巴士，長10m，直徑4.5m，裝載了6.6t貨物，于6月15日與空間站自動對接。完成任務(wù)之后，該飛船于10月28日帶著7t的生活垃圾及廢棄物與空間站脫離，隕落在太平洋。

2013年7月16日，意大利航天員盧卡·帕爾米塔諾在出艙活動進(jìn)行了1h32min時突遇航天服頭盔漏水。這次事故的原因可能是裝有生命保障系統(tǒng)的艙外航天服背包出現(xiàn)了問題。漏水時他的視線受到阻擋，失去了方向，不確定朝哪邊走才能回到空間站的艙門，糟糕的是水漫過他的鼻子，灌進(jìn)他的耳朵。他嘗試聯(lián)系同伴卡西迪和地面控制中心，但他們的聲音漸趨微弱，沒有人能夠聽到他的聲音。后來他使用安全繩自救，即利用安全繩的反沖原理把自己“拉”回了空間站艙門。美國航天員卡西迪當(dāng)時在帕爾米塔諾身后，空間站內(nèi)其他航天員開始迅速給密封艙增壓，以便他們進(jìn)艙。最后，帕爾米塔諾的同事們將他拉入艙內(nèi)，并幫他脫掉頭盔，里面已積了1～1.5L的水。漏水事故沒有危害帕爾米塔諾的健康。頭盔漏水的源頭可能是液冷通風(fēng)系統(tǒng)等。

4 日本太空機(jī)器人會說話

“基博”小型太空機(jī)器人與日本航天員若田光一聊天

2013年8月4日，日本用H－2B火箭發(fā)射了H-2轉(zhuǎn)移飛行器－4（又叫鸛－4），并于8月9日與空間站對接。這次發(fā)射是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)將發(fā)射業(yè)務(wù)移交給三菱重工業(yè)公司以來首次發(fā)射H－2B火箭。

該貨運(yùn)飛船攜帶了約5.4t物資，包括供應(yīng)航天員的食物、飲用水和日用品，能夠用日語會話的小型人型機(jī)器人“基博”，供日本航天員若田光一拍攝彗星用的4K高清晰相機(jī)，首次送到希望號日本實(shí)驗(yàn)艙的實(shí)驗(yàn)用冰柜、山梨大學(xué)提供的實(shí)驗(yàn)鼠精子以及4顆1U立方體衛(wèi)星。其中，小型人型太空機(jī)器人“基博”身高34cm，體重1kg，可完成多種肢體動作，會記住日本航天員若田光一的長相，能用日語同若田光一進(jìn)行交流，記錄對話內(nèi)容，從日本實(shí)驗(yàn)艙控制室向若田光一傳遞信息，為航天員們解悶，協(xié)助航天員接受地面的指令?！盎闭f出的第一句話是“2013年8月21日，朝著未來的希望，機(jī)器人邁出了第一步”，說話時還做了揮舞手腳和昂首挺胸的動作。

2013年12月6日，在希望號日本實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，日本航天員若田光一與“基博”在空間站進(jìn)行了對話實(shí)驗(yàn)?！盎蓖ㄟ^自帶的攝像機(jī)識別出了若田的臉，他主動攀談稱：“你好，若田先生?！泵鎸θ籼铩澳闶鞘澜缟系谝粋€能說話的機(jī)器人航天員”的贊揚(yáng)，“基博”自豪地回應(yīng)“對于我來說只是跨越了一小步，但是對于機(jī)器人世界來說是跨出了一大步”。若田問：“對失重習(xí)慣了吧？”浮在空中的“基博”做出抬頭挺胸的樣子回答：“已經(jīng)習(xí)慣了哦?！薄盎边€對在2013年底擔(dān)任空間站站長的若田說“第一個日本人站長，請多多關(guān)照”，并與若田握了手。“基博”計劃于2014年12月返回地球。

用“國際空間站”機(jī)械臂附加的小衛(wèi)星釋放裝置發(fā)射3顆立方體衛(wèi)星

除了對空間站進(jìn)行物資補(bǔ)給外，H-2轉(zhuǎn)移飛行器－4還用于完成一些頗受關(guān)注的其他任務(wù)。例如，把空間站內(nèi)廢棄的大型機(jī)械帶回來，通過再入大氣層將整個機(jī)體燃燒殆盡，以嘗試一種新的廢棄物處理方法。如果能夠以此提高重返大氣層的技術(shù)，將有利于日本研發(fā)可回收的新型飛船和其他載人航天技術(shù)。

此外，它運(yùn)去的實(shí)驗(yàn)鼠精子將在空間站內(nèi)冷凍保存約半年至兩年，以調(diào)查太空放射線對于哺乳動物生殖的影響，然后逐次回收到地面。研究人員在調(diào)查實(shí)驗(yàn)鼠精子DNA的損傷情況后，將與卵子進(jìn)行人工授精，產(chǎn)下“太空實(shí)驗(yàn)鼠”，然后調(diào)查其健康狀態(tài)和壽命，以弄清太空放射線對哺乳動物下一代的影響。

由H-2轉(zhuǎn)移飛行器－4送上去的4顆立方體衛(wèi)星是：1顆越南國家衛(wèi)星中心的邊長約10cm、質(zhì)量約1kg的PicoDragon和3顆美國立方體衛(wèi)星。11月19日，在空間站希望號日本實(shí)驗(yàn)艙值守的若田光一操作機(jī)械臂附加的小衛(wèi)星釋放裝置發(fā)射了3顆立方體衛(wèi)星。他用機(jī)械臂將裝在箱子內(nèi)的衛(wèi)星移動到釋放地點(diǎn)，然后利用彈簧的力量將衛(wèi)星向空間站前進(jìn)的反方向彈出。由于從空間站釋放衛(wèi)星時的振動較小，所以衛(wèi)星的設(shè)計比較簡單，制造成本也較低。

9月5日，H-2轉(zhuǎn)移飛行器－4與空間站脫離。9月7日，它進(jìn)行了3次軌道脫離機(jī)動，最后于9月7日再入大氣層墜毀。

5 伊朗2次發(fā)送猴子上天

2013年1月28日，伊朗用國產(chǎn)“開拓者”運(yùn)載火箭向太空發(fā)射了一個載有猴子的太空艙，并成功回收了該飛行器。伊朗在聲明中表示，此次發(fā)射的太空艙代號為“先鋒”，它在距離地面120km處進(jìn)行亞軌道飛行，返回地面后猴子安然無恙。但是該實(shí)驗(yàn)倍受爭議，因?yàn)橹懞笙蛎襟w展示的猴子并不是發(fā)射升空的那只猴子。據(jù)悉，伊朗此前還曾送老鼠、烏龜以及蠕蟲去太空，目的是為2020年載人航天做準(zhǔn)備。2009年，伊朗將第一顆衛(wèi)星送入軌道，并且制定了雄心勃勃的太空計劃。美國等西方國家高度關(guān)注伊朗此類研究，擔(dān)心其火箭技術(shù)可能與攜帶核彈頭的彈道導(dǎo)彈項目有關(guān)。

2013年12月14日，伊朗用“研究”火箭再次成功將一只猴子送入太空并安全返回地球。這是伊朗近年來第3次將猴子送入太空，第1次發(fā)射以失敗告終，而2013年1月的第2次發(fā)射成果受到外界質(zhì)疑。本次任務(wù)持續(xù)15min，升空高度為120km，發(fā)射使用的火箭首次采用液體燃料，雖然速度只是固體燃料火箭速度的50%，但是能夠很好地保護(hù)猴子的安全。參與本次任務(wù)的猴子名叫“吉利”，雌性，質(zhì)量3kg，身高為56cm。伊朗科學(xué)家表示，下次飛行任務(wù)中將測試一只大點(diǎn)兒的猴子或者其他的動物。

6 中國載人航天再鑄輝煌

2013年6月11日，我國成功發(fā)射了神舟－10載人飛船，將男航天員聶海勝、張曉光和女航天員王亞平送入天宮－1目標(biāo)飛行器。

神舟－10總共完成了四大任務(wù)：一是為天宮－1提供了人員和物資天地往返運(yùn)輸服務(wù)，進(jìn)一步考核了交會對接技術(shù)和載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的功能性能；二是進(jìn)一步考核了組合體對航天員生活、工作和健康的保障能力，以及航天員執(zhí)行飛行任務(wù)的能力；三是進(jìn)行了航天員空間環(huán)境適應(yīng)性和空間操作工效研究，開展了空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和航天器在軌維修等試驗(yàn)，首次開展了我國航天員太空授課活動；四是進(jìn)一步考核了工程各系統(tǒng)執(zhí)行飛行任務(wù)的功能、性能和系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性。

中國神舟-10載人飛船與天宮-1目標(biāo)飛行器交會

6月20日，在天宮－1實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行的太空授課是天宮－1與神舟－10任務(wù)最大的亮點(diǎn)。此次太空授課由王亞平擔(dān)任主講，聶海勝輔助授課，張曉光擔(dān)任攝像師，地面課堂設(shè)在中國人民大學(xué)附屬中學(xué)。在太空授課中，航天員們分別進(jìn)行了質(zhì)量測量、單擺運(yùn)動、陀螺、水膜和水球5項太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)，展示了失重環(huán)境下物體的運(yùn)動特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象，并通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了互動交流，從而加深了青少年對質(zhì)量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解，極大地激發(fā)了廣大青少年熱愛航天的興趣，在全國乃至全球都產(chǎn)生了較大影響。

另外，神舟－10航天員對天宮－1進(jìn)行了在軌維護(hù)，拉開了我國航天器在軌維修的序幕。航天員拆除了天宮－1原來鋪設(shè)的軟質(zhì)地板，更換上硬質(zhì)地板和新的限位裝置；對天宮－1上的密封圈進(jìn)行了更換。航天員掌握各種在軌維修航天器技術(shù)，對于開展長期載人航天活動，保障載人航天安全具有重要作用。

神舟－10和以前上天的“神舟”飛船的最大區(qū)別是首次進(jìn)行了應(yīng)用性飛行和繞飛，為我國未來空間站的建造儲備了技術(shù)，奠定了基礎(chǔ)。

所謂應(yīng)用性飛行就是完成正常的天地往返運(yùn)輸任務(wù)。此前，我國發(fā)射“神舟”飛船的主要目的是考核和驗(yàn)證飛船，每次發(fā)射的飛船都有一些變化。而與神舟－9相比，神舟－10沒有新的、大的技術(shù)變化，只做了一些小調(diào)整，其技術(shù)狀態(tài)基本固化。神舟－10的任務(wù)已不再是試驗(yàn)飛船本身，而是投入正常運(yùn)營，完成運(yùn)輸任務(wù)，為天宮－1提供人員和物資運(yùn)輸服務(wù)。

掌握繞飛技術(shù)對于未來建造我國的空間站非常重要，因?yàn)槲覈?020年左右建成的空間站上有多個對接口，所以“神舟”飛船不一定從一個方向去與空間站交會對接，可能需繞到另一個對接口與空間站進(jìn)行交會對接。為此，在神舟－10上還增加了一項用于繞飛的制導(dǎo)功能，以便飛船在追吻天宮－1時，能夠繞軌進(jìn)行順追和逆追。神舟－10航天員通過操縱“神舟”飛船返回艙內(nèi)中的“姿態(tài)控制手柄”和“平移控制手柄”改變飛船的飛行速度和方向，從而靈活自如地實(shí)現(xiàn)了對天宮－1的繞飛。

在圓滿完成預(yù)定任務(wù)后，神舟－10航天員于6月26日安全返回地面。他們共在太空生活和工作了15天，這是目前我國載人航天活動時間最長的一次，也是我國航天員承擔(dān)各類任務(wù)最多的一次。此次任務(wù)完成后，我國載人航天“三步走”的第二步第一階段就圓滿結(jié)束。（詳情請看本刊2013年第7期）

2013年10月31日，中國載人航天工程辦公室正式發(fā)布中國載人航天工程標(biāo)識及中國載人空間站、貨運(yùn)飛船名稱，其中載人空間站命名為“天宮”，核心艙命名為“天和”，實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ命名為“問天”，實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ命名為“巡天”，貨運(yùn)飛船命名為“天舟”。