载人太空实验室

羽佳

载人太空实验室是对“初级阶段空间站”的一个比较规范和科学的称呼。它包括前苏联“礼炮”1～5号空间站、美国的“天空实验室”和欧洲航天局的“空间实验室”等。

将太空实验室从空间站中分划出来,有利于载人航天按载人飞船、载人太空实验室和空间站这3个不同的发展阶段有序地向前推进,是航天科技工作者在近年间研究了载人太空实验室和空间站的根本区别而形成的一种新概念。

载人太空实验室与空间站的根本区别

载人太空实验室与空间站的根本区别在于是否具有补给能力。

空间站在寿命期间是需要和能够补充物资(包括推进剂)和更换设备的。因此,一般来讲,空间站的规模较大,现仍在太空轨道上的前苏联/俄罗斯的“和平”号空间站的质量有120多吨、可连接6个舱体,美国和俄罗斯等16个国家正在联合研制的“阿尔法”号国际空间站的最终质量将达到420吨;寿命较长,至少5年左右,有的已达到10年以上;技术较复杂,对接口不少于2个,可对接载人飞船和货运飞船,特大型空间站还需分批发射、在轨组装;具有一定的试验条件和生产条件,既能进行空间科学技术试验,又能开展一定规模的空间试生产。

与空间站相反,载人太空实验室在寿命期间内基本上不补充物资和更换设备,就是说它在发射时已基本带足寿命期间所需的物资和设备。因此,一般来讲,载人太空实验室的规模较小、寿命较短、技术较简单、虽具有一定的试验条件但不具备生产条件。

载人太空实验室基本情况

前苏联于1971年4月19日发射成功的“礼炮”1号太空实验室标志着世界载人航天由短期飞行的载人飞船上升到较长期飞行的太空实验室的新阶段。此后,前苏联又于1973年～1976年相继发射了“礼炮”2号、3号、4号和5号载人太空实验室。“礼炮”1～5号太空实验只有1个对接口,用来与运送航天员的“联盟”号载人飞船对接。在这5个太空实验室中,除“礼炮”2号入轨后即出现故障、失去控制后自动解体外,其余4个都接待过航天员并进行了对地观测、天文观察、生命科学和医学研究等活动。

美国于1973年5月14日将迄今为止该国唯一的太空实验室——“天空实验室”(Skylab)(见右图)发射入轨。发射飞行过程中,由于其轨道工作舱外面的微流星防护罩提前打开,致使它被强大的气流撕毁,并带走轨道工作舱上的一个太阳能电池翼,剩下的另一个太阳能电池翼又被防护罩碎片缠住无法打开;故它在入轨后轨道工作舱外壁直接暴露在阳光之中,使舱内温度升高到55℃左右。为此,美国于当月用不带登月舱的“阿波罗”号飞船向“天空实验室”派遣了3名航天员去进行紧急修理。为轨道工作舱架设了1顶直径10米的遮阳伞,释放了被卡住的太阳能电池翼,使“天空实验室”重新具有了良好的工作条件。美国科学家认为,“天空实验室”的研究成果对未来空间站的设计很重要,特别是证明了人在太空的重要作用和有能力完成本来没有安排的太空维修任务。“天空实验室”有2个对接口,可同时停靠2艘飞船,但没有考虑后续补给工作,航天员的生活必需品和实验器件均在它发射时携带上天。在轨期间,它进行了对地、对太阳的观测和材料加工试验等太空开发活动。

欧洲航天局研制的“空间实验室”(Spacelab)于1983年11月28日首次随同美国航天飞机进入太空轨道,以后又曾几次乘航天飞机上天进行试验。

上述这些载人太空实验室的发射时间、主要性能和驻人情况分别见表1、表2。通过这些载人太空实验室,不仅解决了建设空间站的许多重大技术问题,诸如:把大型航天器送入近地低轨道、多个航天器的对接组合和姿态控制、航天员出舱活动等技术,为发展空间站打下了基础,而且证明了:

在太空也和地面一样,有必要把住房、工作场所与交通运输工具分开,将它们按各自的特点分别设计和建造,这样做可以免除相互间的干扰和制约,并使各自的发展获得新的动力;

航天员可以在载人太空实验室这样规模的空间环境中生活、工作一定的时间,并能充分发挥作用;

用载人运输器轮换航天员,并用货运飞船补给物资,是使空间站获得长寿命和高利用率的合理途径;

载人太空实验室虽然不及空间站高级,但与其前面出现的卫星、飞船等航天器相比也是一个大的进步。

载人太空实验室的定义

可以将表1和表2介绍的载人太空实验室的基本情况作如下概括:载人太空实验室的乘员为2～3名;航天员进驻太空实验室的次数一般为2～3次;航天员每次进驻的时间一般20～60天;载人太空实验室初始轨道平均高度一般在300公里左右;载人太空实验室的轨道寿命一般为1～2年。

由此,可以从量的概念上对现代载人太空实验室作出一个比较清晰的定义:现代载人太空实验室为具有一定试验条件的、可供数名(一般为2～3名)航天员作几次(一般2～3次)短期(一般每次20～60天)巡访和工作的、可较长期飞行(一般1～2年)的近地低轨道航天器。■