走近“天字号”太空工程

刘凤梅

1998年11月20日，“阿尔法”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发射，并进入工作轨道，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复杂而庞大的装配阶段。按照建设计划，美国“奋进”号航天飞机于12月3日把空间站节点舱送上天，这个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”号功能货物舱上。作为人类迄今为止最为复杂的一项太空工程，“阿尔法”国际空间站其诱人的应用前景的确打动了许多人的心。但整个空间站由30多个太空舱连接而成，需要发射近百枚火箭，另外，宇航员还必须在舱外工作1000多个小时，工程如此之大，有没有危险呢?是不是存在着失败的可能呢?这些都是令人关注的问题。

造起来“不惜血本”

国际空间站不愧为有史以来的最大的太空工程。根据设计，这个飞行于太空的庞然大物长108米，宽88米，如果太阳能光板全部展开，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。它由两个部分立体交叉而成，第一部分是由俄罗斯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、欧洲哥伦布舱等对接，形成空间站的核心部分，采用积木式构型。另一部分是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，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工作性能的正常发挥，使宇航员的舱外活动对空间的质量特性影响减少到最小程度，从而保证了空间站的微重力环境和控制精度。

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、俄宇航员将做144次太空行走，这相当于过去40年美国宇航员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(由11个成员国组成)共16个国家数以千计科学家共同参与。

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。”为此，美国和前苏联在太空拼命争夺，现在冷战虽已结束，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，因此导致各国发射频率高。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，这就使得高效益的研究和生产不能进行，进一步开发和利用空间资源变得很困难。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单纯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，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。但是，现在运行的“和平”号空间站早已经超期服役、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。在国际空间站人们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。正如美国航天局的官员所说。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。

想起来“令人揪心”

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各种原因。例如，文章认为人类利用空间站制造新金属、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，而不用投入如此的巨资。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。《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，所以人们无法像其他航天器那样在发射前进行地面联合测试，而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。

其次，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成为有去无回的“人体卫星”。另外，宇航员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，人类40余年的太空探索已经在太空留下了诸多痕迹，地球四周的轨道内充斥着卫星和火箭碎块等。虽然美国航空航天局可检测到直径10厘米以上的物体，并移动空间站以躲避它们的袭击，但是遇到更小的碎片时就无能为力了。科学家还为空间站设计了保护层，使其能够抵抗速度为每秒7公里的弹子大小的物体的冲击，但是因为太空舱的情况不同，每个太空舱在10年间被太空物体击穿的概率在1～2％之间，如果近30个太空舱组建完毕，被击穿的概率就上升到24％左右。如果空间站遭碎片撞击后裂了一个小口子，宇航员还可以及时补救，但是当撞到关键部件上时，如氙气室，就会发生爆炸，最为糟糕的是太空舱会像气球那样爆裂。

另外，专家指出，宇航员在高辐射的宇宙空间呆上1小时都会增加罹患癌症的可能，美国休斯顿宇航中心的专家研究发现，宇航员们每小时所接收的辐射量有O．15西韦特，相当于照射了1000次X光胸透，而在美国人们每年所受的辐射量不能超过0．05西韦特。所以，宇航员每完成一次太空任务回来后，体内染色体变异数量都会增加。如果在空间站工作期限满180天，那么其罹患癌症的概率将接近1％。而国际空间站至少要运行10年。一次最多只能容纳7名宇航员，宇航员罹患癌症的可能性无疑增加了不少。

最后，即使空间站建造成功，而运行它需要很大的补给量，包括宇航员的食品、生活用品、空间站所需备件、科学试验用品以及运送这些东西所需的费用，统算下来，每年的运行费用就达几十亿美元。前不久，国际空间站就因为资金问题掀起波澜，俄罗斯于1998年9月22日表示没有钱建造由俄罗斯负责的一些舱段。为帮助俄罗斯摆脱困境，美国准备在未来4年内购买由俄罗斯制造的多达6．6亿美元的物资装备。这笔金额约占俄承担总费用的一半，虽然美国国会勉强同意了这一计划，但一些议员对此表示了极大的不满。看来，在国际空间站的实施过程中，将会经历许多的风风雨雨。

(责任编辑／钱利群)