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空间服务

出舱活动,从长远意义上来说,是为了探索无穷无尽的太空资源,满足人类对能源的需求,保证未来的发展。在航天员出舱活动之前,人们只能通过向太空发射各种人造卫星或探测器来间接了解太空。而现在,航天员的出舱活动使得人类开发、利用太空中的种种资源以及到太空旅游等宏伟设想变得极有可能甚至是触手可及。

从多次出舱和登月过程中的月面活动来看,其近期的意义与作用是完成太空作业,即满足一种对空间服务的需求,具体包括对航天器的维修与维护、搭建大型空间站、完成某些飞行任务、实施太空救援等。

航天器的“维修工”

家里的电视坏了,不能看了,我们可以打个电话,叫专门的维修人员来修理。但是如果运行在太空里的航天器坏了,怎么办?在太空出舱以前,人类发射到太空的航天器,尤其是卫星,差不多都是一次性的,因为一旦坏了,就没法再修理,只能眼睁睁看着它们报废。

太空出舱实现以后,这个长期困扰人类的问题总算是解决了。航天员通过出舱活动可以对航天器进行必要的维护与维修,从而挽救航天器,确保飞行安全和任务完成。

图1.16 航天员进行出舱活动对航天器进行维修

制造航天器不是一件容易的事,它是各种高科技的复杂综合。要保证航天器的在轨运营更是一件难上加难的事,其难度大、风险高,即使在地面进行了充分的研究和实验,在太空仍然可能出现各种问题。当这些突发性的问题影响到航天员的安全和任务的完成时,就必须依靠航天员的出舱活动来解决了。

2005年,美国“发现号”航天飞机与国际空间站成功对接后,虽然没有出什么大问题,但航天飞机中部的隔热瓦却出现了一些异常。这问题要是放在从前,我们就只能束手无策、听天由命了。但现在不同了,发现这一问题后,美国航天中心立即决定进行出舱维修。他们先后进行了3次出舱活动,认真查看了隔热瓦的损坏情况,并及时进行了修补。如果没有航天员的这次出舱修补,美国的“发现号”航天飞机就很有可能造成类似2003年“哥伦比亚号”航天飞机失事的惨剧。

图1.17 为“哈勃”进行“心脏移植”

航天员的出舱活动除了维修航天飞机外,还负责种种卫星和太空实验室的维护等。美国人就曾通过太空出舱修复了“天空实验室”“太阳峰年卫星”和“哈勃”空间望远镜。

空间站的“建筑师”

在当今以及未来的出舱活动中,有一个很重要的内容就是搭建空间站。空间站是航天器的一种,它有一个特点就是飞行的时间比较长,可以在太空中飞行几年甚至十几年,因此航天员就可以像在地球上一样在其中生活和工作。

图1.18 航天员正在太空组装国际空间站

空间站还有一个特点就是体积很大,只有这样才能保证有足够的空间供航天员居住和工作。但是,依据现有的运载能力,建造空间站所需要的材料不可能一次性运到太空,因此只能分成几部分,一个舱段一个舱段地发射升空,然后在空间进行组装。空间站的组装离不开航天员的出舱活动,它必须由出舱航天员一点一点地完成。例如,正在建造的国际空间站在组装时就需要航天员进行160多次出舱活动。

因此,在航天员的出舱活动中,他们所扮演的一个重要角色就是建设这些空间站的“建筑师”。只有建造了一定规模的空间站,人类才能携带必要的生命保障物品和科学试验设备入住太空。也只有这样,航天员才能在太空中长期驻留,开展多种多样的科学研究和生产工作,从而更好地探索和利用空间环境。

由于载人飞船、航天飞机在轨飞行时间较短而且容积有限,限制了人类对太空的探索、开发和利用,因此必须发展大型空间站。在人类航天史的发展中,苏联“和平号”空间站、美国“天空实验室”、登月工程,以及多国共同建造和运营的国际空间站所取得的巨大成就中都包含了航天员出舱活动的贡献。

图1.19 左图为在国际空间站组装由加拿大研发的灵巧双臂机器人,右图为灵巧机器人

身负使命的“特派员”

我们知道,每发射一次航天飞机或者宇宙飞船都要耗费大量人力、物力和财力,因此,航天员的每次升空都有着明确的目标和任务。他们是身负使命的“特派员”,是带着人们的期望飞向太空的,太空出舱也不例外。以1965年人类第一次实现太空出舱为例,当时的苏联只有两个目的:一是在载人航天活动中进行一次技术性的突破;二是使苏联在航天技术方面走到美国前边,在全世界产生重大影响。说白了就是为了争强好胜。

图1.20 2008年2月15日美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机航天员斯坦利·洛文进行太空行走

美国实现太空出舱以后,人们才谈到太空行走的实用意义。这时候的出舱活动更多的是为了方便地完成某些飞行任务,如抓取和释放卫星等。与此同时,还可以充分利用太空高真空、高低温交变剧烈及辐射等特殊环境因素,开展科学研究。例如,美国航天员为了释放或抓取卫星,曾多次在航天飞机上进行出舱活动,据说用这种方法发射和回收卫星不但可以提高效率,还可以节约大量成本。

在人类航天史上的出舱活动中,美国、俄罗斯的航天员还多次在太空中或航天器外表面安装过有效载荷试验装置,通过回收大量试验样品,取得了非常有价值的研究成果。

突发事故的“救世主”

现实生活中,出车祸了可以打“120”,发生火灾了可以打“119”,遇到危险了可以打“110”,那么要是在太空中出现了危险情况,又该拨哪一个急救电话呢?答案是,没有。就算你跟地面取得了联系,远在千里之外的人们又能怎样呢?想帮也帮不了。因此,唯一有效和能够采取的措施就是航天员进行出舱活动实施自救或互救。

图1.21 1994年9月16日航天员卡尔·米德(左)和马克·李在“发现号”航天飞机上做援救演习,后来人们将之称为“太空双人舞”

载人航天不但风险高而且技术复杂。这就是说,它非常危险,而且一旦危险发生了还很难处理,搞不好就机毁人亡。因此,当太空中飞行的载人航天器,如飞船、航天飞机、空间站等,出现严重故障时,里面的航天员就需要转移到另一个可供航天员正常生活和安全返回的航天器中。不过我们也应该想到,正在执行出舱活动任务的航天员也很有可能因为某种原因而无法自主返回母航天器。

以上的种种情况,虽然在迄今为止的载人航天活动中还没有发生过,但这并不表明它们就不会发生。我们必须为这种可能性准备好应对措施,一旦出现突发事故或危险状况,可以马上进行自救或互救。 PEiD5GJgJwcAXsi9zRi0qbOykUHqaraQ5lCIpQma0xBeEc1u7Qoh0CzJ4lqoVshq

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