1998年11月20日,国际空间站的第一个组件——由俄罗斯建造的“曙光号”功能货舱从哈萨克斯坦拜克努尔发射场成功地发射升空,进入近地点150公里、远地点185公里的初级轨道。11月24日,“曙光号”功能货舱经过多次轨道调整后成功地进入工作轨道,这标志着人类历史上体积最大、结构最复杂、参与国最多的国际空间站开始进入了装配阶段。

庞然大物。飞驰太空

按照国际空间站的建设计划,美国“奋进号”航天飞机于12月3日携带空间站的节点舱升空,12月6日与“曙光号”功能货物舱对接,在此后的装配过程中,节点舱将作为一个狭长的联接通道帮助空间站的生活舱和试验舱对接到“曙光号”功能货物舱。

国际空间站不愧有史以来的最大的空间站,根据设计,这个飞行在太空中的庞然大物长108米,宽88米,如果太阳能光板全部伸展开,其面积将有两个足球场那么大,比俄罗斯的“和平号”空间站大5倍。它的生活空间也很大,可以同时容纳7名宇航员。空间站的平均运行高度为354公里,飞行速度为每小时2.8万公里,设计工作寿命为10-19年。建造期间需要把重达90万磅的各类物资送上太空,这至少需要43次太空飞行,其中34次需要动用航天飞机。为完成空间站的装配和电缆线的联接,美国和俄罗斯两国的宇航员将组成两人一个小组做144次太空行走,这相当于过去40年里美国宇航员所做太空行走总和的两倍。据估计,国际空间站的组装将花费6年的时间,由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局11个成员国共16个国家数以千计的科学家共同参与。

国际空间站是迄今涉及国家最多的国际航天合作项目,它由两个部分立体交叉组装而成,一部分是由俄罗斯为美国制造的功能货舱为基础,它通过对节舱段及节点舱与俄罗斯服务舱、研究舱、生命保障舱、美国试验舱、居住舱、日本实验舱、欧洲哥伦布等对接,形成空间站的核心部分,采用积木式构型。另一部分在美国的横架结构上安装加拿大的移动服务系统空间站、舱外设备以及四对大型太阳能电池板。这两大部分垂直交叉构成龙骨架,这不仅加强了空间站的刚度,还有利于各分系统和科学实验设备仪器工作性能的正常发挥,宇航员出舱装配与维修等活动对空间站的质量特性影响减少到最小程度,从而保证空间站的微重力环境和控制精度。

不惜血本,自有缘由

建造国际空间站是一件高投入、高风险的事情,那么为什么会有这么多的国家热衷于此呢?冷战时期美国总统肯尼迪曾说过:“如果苏联控制了太空,他们就能控制地球。”正如过去几个世纪中谁控制了海洋就控制了大陆一样,为此,美苏在太空拼命争夺,现在冷战虽然已经结束了,但是太空站的地位却有增无减。

以往的航天器功能单一、寿命短、种类数目繁多,因此导致发射频率高,大多数航天器都是在轨不可维修、不可加固和不可补给的,航天器不能在轨组装使得许多巨型设备无法在太空落脚,高效益的研究和生产不能进行,用永久性载人空间站则可以解决上述问题,满足各种使用需求和创造高效益。但是,要进一步开发和利用空间资源就很困难了,比如把航天器作为太空中转站去探索月球和火星,在航天器上建立空间工厂和试验基地等等,由于要处理的主要不是信息,而是物质或能源,因此采用的方法和过程、所需的装备往往要比用于信息处理的大且复杂。在现在和可以预见的将来它们还很难实现自动化的程度,这就需要人在空间现场进行工作,而空间站则是发挥人的主观能动性的最佳载人航天器。

实践证明,空间站是航天技术发展合乎逻辑的一步,它能长期载人、实验空间大,是现有的任何航天器所无法比拟的。但现在运行的“和平号”空间站早已经超期服役且严重老化,即将退出太空舞台,人类必须研制一个更加先进的空间站取而代之。国际空间站不仅可以利用太空资源进行科研,还可以探索商业应用前景,为人类的太空开发积累科学和技术数据。正如美国航空航天局的官员所说的,建造这个空间站的目的之一是了解人类如何在太空中安全而有创造性地生活和工作。

工程浩大,道路曲折

美国《时代》杂志最近发表文章,反对建立国际空间站,文章分析了这个项目不该进行的经济、政治、技术等各方面的原因。例如,文章认为,空间站制造新金属、新药物以及测试人体在太空中的生理变化,都可以通过廉价的办法获得,而不用投人如此的巨资。而其中最主要的还是“钱”的问题,如俄罗斯的服务舱原定于1998年4月完工,但至今尚未最后结束,如果没有这个服务舱,空间站的科学家将没有可居住的地方,这样,发射升空的所有部件将都没有用武之地。《时代》的观点当然只是一家之言,但是,国际空间站在建设过程中确实存在着这样那样的现实问题。

首先,因为空间站规模空前,所以无法像其他航天器那样在发射前进行地面联合测试,且空间站在轨组装工作开始时有些部件还在制造,只能边装配边试验,完全是“摸着石头过河”。尤其重要的是,这些软、硬件分别来自16个国家的几百家厂商,管理与使用方面技术复杂,很容易相互影响,为此,美国还专门制定了一整套的验证计划,以保证质量和匹配。

另外,为了完成空间站的装配,美国宇航员要出舱活动930个小时,俄罗斯宇航员要出舱活动460个小时,再加上完成维修任务也需要出舱,国际空间站所需要的出舱活动时间就更长了,因而其危险性就大大增强,宇航员稍有不慎就会有去无回成为“人体卫星”。另外,出舱接通来自不同国际伙伴的管线和线路也不是一件容易的事,如果不匹配就会延误计划的按期完成。国际航天专家们表示,在兴建空间站的整个过程中,发生重大事故的可能性很大,英国的一份研究显示,完成这样一项空间项目,至少发生一次重大事故的机率高达73.6%,而任何一次机械大事故或人员的伤亡都可能导致这个项目的失败或长时间搁置。

再者,即使千辛万苦建成了这个宏大的空间站,而运行这个空间站需要很大的补给量,包括宇航员的食品、生活用品、空间站所需备件和科学试验用品以及运送这些东西所需的费用,统算下来,国际空间站每年运行的费用就高达几十亿美元。前不久,国际空间站就因为资金问题掀起波澜,俄罗斯因为政局不稳和经济危机,于9月22日表示没有钱完成由俄罗斯负责的一些舱段,这无疑将会打乱整个空间站的组装计划。为了帮助俄罗斯同行摆脱困境,美国航空航天局向白宫和国会提出建议,准备在未来4年内购买由俄罗斯航天局多达6.6亿美元的物资装备,这笔金额约占俄罗斯所承担总费用的一半,虽然国会勉强同意了这一计划,但是一些议员对此表示了极大的不满。由此可见,在国际空间站的实施过程中,道路将十分坎坷,将会经历许多风风雨雨。