“爱因斯坦”上天记

2013-11-29贺朋梓

太空探索 2013年8期

□ 贺朋梓

2013年6月6日，欧洲空间局的第四艘“自动转移飞行器”（ATV）乘阿里安-5火箭升入太空，在6月15日与国际空间站对接。这也是“阿里安”5火箭有史以来发射过的最重的航天器。这艘ATV的名字格外响亮——“阿尔伯特·爱因斯坦”号！这也是ATV计划中的倒数第二艘飞船。

组装ATV-4的环形设备舱

ATV-4与ISS对接瞬间

监控ATV-4任务进程

会飞的杂货铺

按早期的计划，ATV-4将携带2500千克的干货物前往国际空间站，还将携带大量燃料、水和氧气用于补给。不但如此，ATV-4将和之前的三艘ATV一样，用自己的燃料和推进系统抬高国际空间站的轨道。在携带了这么多物资之后，“爱因斯坦”号预计重达20235千克，人们期望着它以500千克的优势打破ATV-3“爱德华多·阿玛尔迪”号的发射质量记录。由于采用了新的装载理念，在ATV-4发射之前，有关方面还可以不断地往飞船里加码。在临近发射前，人们还往ATV-4里塞了620千克货物。这有效提高了飞行计划的灵活性。

欧空局的有关负责人说，这种“晚期装载的理念，让国际空间站的运营方面可以在实际发射之前，依然有机会把站上急需的物品补充到发射清单里。”

6月6日，ATV-4在库鲁航天中心如期升空，直奔国际空间站而去。与此同时，欧空局/法国航天局的联合飞行控制团队也在图卢兹的控制中心里反复演练，为飞行任务做好准备。

但此时ATV-4的实际发射质量减少到了20190千克，比计划少了一点。但它依然打破了ATV-3的质量记录，只是领先程度减少到了150千克。欧空局很骄傲地表示，自己拥有世界上最大、最先进、能力最强的补给飞船。

为什么携带的货物减少了350千克呢？我们来拉一个清单，干货物的携带量减少到了2480千克，其中“最后一分钟装载”的620千克没有变化。这些货物都存放在加压舱里。ATV-4自身使用的推进剂为2580千克，不但用于单独飞行期间，也用于为国际空间站提供轨道保持期间。另外，还有860千克燃料，专门用于补充给国际空间站的星辰号服务舱；还有570千克饮用水，100千克呼吸气体（两罐氧气和一罐空气）。

ATV-4也是迄今为止携带货物数量最多的飞船，总计1400多件。其中包括食物、零部件、个人用品、科学实验用的服装，等等。让人想起欧洲小镇上的杂货铺，只不过这个杂货铺会飞。

全自动对接过程

ATV号称是与国际空间站对接的飞船中，自动化程度最高的一个，比“联盟”飞船、“进步”货运飞船、航天飞机、日本HTV、“龙”飞船的自动化程度都高。ATV拥有高精度导航系统、大冗余度飞行控制软件、全自动监视和避装系统（后两个系统拥有独立的供电、控制和推进设备）。

ATV-4被火箭送入259.5千米高度的低轨道后，点燃自己的发动机开始逐步提高轨道，抵达国际空间站所在的410千米高度附近，跟在国际空间站后方40千米处，轨道位置比国际空间站低5千米。此时，俄罗斯的“进步”M-19M与国际空间站脱离，给ATV-4让出对接口。

国际空间站经过数天、数次变轨机动后，ATV-4来到了国际空间站后方的S1号相对位置点，距离国际空间站为30千米，然后机动到距离3.5千米的S2位置点。此后，ATV-4实施了两次2米/秒的推进和两次0.5米/秒的调整推进。ATV-4上的一个推力器发生了故障，但并没有影响总体进程。

ATV-4从S2点继续前进，通过GPS导航，20多吨重的ATV-4慢慢地靠近国际空间站，抵达距离国际空间站250米的S3点。这时候，ATV-4要向“星辰”号服务舱激光制动反射器发射激光信号，并接收到反射回来的信号。

此后就是对接的最后阶段了，ATV-4小心翼翼向S4点挺进，就在距离国际空间站只有20米时，ATV-4的计算机需要刷新，迫使最后的对接时间推迟20分钟。在耽误了这段时间后，ATV-4继续接近，抵达S4点，距离国际空间站为12米。

这个时候，国际空间站里的航天员就可以直接监视（不加以控制）对接过程了。ATV-4距离国际空间站1米时，就是所谓的“乘员交接点”。由于ATV-4自身的动量，喷气推进已经基本上不能发挥作用。越过乘员交接点后，ATV-4上的俄制对接机构直接与国际空间站上的对接机构接触，并闭锁，牢固地接驳在一起。地面人员虽然没有直接干预对接过程，但实施了全程监控。

开门后的学问

在国际空间站上，欧洲航天员卢卡· 帕米塔诺和俄罗斯航天员亚历山大·米苏金紧张地监视着对接过程。一旦出现任何问题，两人就要终止自动对接程序，停止对接过程。ATV-4对接后就会打开舱门，但人员暂时不能进入，要对舱内空气进行滤清数个小时才能进入。

按照计划，ATV-4对接后就要打开舱门。由于在一些货架上发现了霉菌，因此延迟了一天开门，通过换气来消除霉菌。

在ATV-4里装包裹也有些讲究。上面所说的1400多件货物装载201个“行李转送包裹”中，装载ATV-4后方的8个货架里。其中7个货架是所谓的“前向货架”，大型包裹则放在货架适配器托盘中。

把这些包裹都从ATV-4里拿出来，然后放145包垃圾进去也是个学问。其间必须保持所有包裹有条不紊地运动，保持ATV-4的重心处在合理位置。整个过程要消耗75工时。为了提高装卸效率，节省时间，ATV-4将实行一种专门设计的“开发试验目标”流程，由一名航天员（卢卡·帕米塔诺）担任装卸指挥官，其他航天员负责搬运货物，并将有关情况向地面汇报。据说这样可以保证多人流畅地同步作业，效率更高。

卢卡在对接后有两项重要任务，首先是在欧洲的哥伦布实验舱流体科学实验室中安装感光乳剂稳定性下的基础和应用研究设备(FASES)。这台设备将研究感光乳剂在微重力环境下的影响，它在很多工业领域中发挥着重要作用，包括食品加工，化妆品和制药业。另一个任务是在哥伦布舱的热控系统中安装一个新的水泵。

根据计划ATV-4将在国际空间站上停靠4个月，期间可以给空间站提供额外的储物空间和睡觉空间。ATV-4里有45立方米的空间，因为没有什么实验设备，被形容为是空间站上最安静的地方。

10月28日，ATV-4将脱离空间站，带着满舱垃圾返回地球，烧毁在南太平洋上空。

虽然ATV依然不具备载人往返的能力，却是一种功能强大的货运飞船。连续4次任务成功，也证明了欧洲工业的能力。