本文榮獲"俄羅斯年"中文報道新聞獎評選活動最佳經濟文章獎第一名
載人航天--俄羅斯的驕傲(上篇)
1961年4月12日,蘇聯發射了人類第一艘載人飛船,27歲的蘇聯航天員尤里·加加林乘"東方1"號飛船以1小時48分鐘時間繞地球飛行一圈,從此開始了人類載人航天的新時代。
載人航天是人類駕駛和乘坐載人航天器在太空中從事各種探測、研究、試驗、生產和軍事應用的往返飛行活動。其目的在於突破地球大氣的屏障和克服地球引力,把人類的活動範圍從陸地、海洋和大氣層擴展到太空,更廣泛和更深入地認識整個宇宙。
40多年載人航天的發展為人類在探索宇宙、開發太空資源和開展科學試驗等方面積累了豐富和寶貴的經驗,促進了科學技術多方面的發展,推動了一系列高技術產業的出現。
40多年來人類在我們生活的地球上空建造了10個太空站,其中蘇聯的"和平"號和"阿爾法"國際空間站為載人航天的發展起到了極其重要的作用。而前蘇聯和後來的繼承者俄羅斯一直是世界載人航天領域的領頭羊,為全人類載人航天事業的發展作出了重大貢獻。
"和平"號空間站的輝煌
"和平"號空間站是前蘇聯在載人航天和空間技術領域取得的輝煌成就,是人類探索太空的一個里程碑。俄羅斯從"和平"號空間站的運行中獲得了一系列載人飛行和空間站建設的經驗,取得了一系列獨一無二的科研成果,運行達15年之久的"和平"號空間站大大促進了前蘇聯航天工業和空間科研技術的發展。
高科技鑄就一座人造天宮
從1971年4月19日蘇聯成功發射世界第一個空間站"禮炮1"號,到1998年國際空間站建設之前,俄羅斯和美國分別把9個空間站先後送上了太空,其中8個空間站是前蘇聯建造的,只有1個是美國的。"和平"號是前蘇聯的第8個空間站,也是前蘇聯第三代載人空間站。
早在1976年,蘇聯就開始了"和平"號的設計與製造工作。1986年2月19日,"和平"號基礎構件首次進入太空。之後的10年里"和平"號基礎構件先後與"量子1"號和"量子-2"號太空艙、"晶體"艙、"光譜"艙、"自然"艙成功對接,形成了體積約400立方米、長13.13米、最大直徑4.15米、壓力艙容積110立方米、最重時達137噸的空間站。"和平"號兩塊太陽電池翼展29.73米,總面積76平方米,最大輸出功率9千瓦。
"和平"號空間站除前後軸向各有1個對接口以外,對接過渡艙的側向還有4個對接口。前後軸向的兩個對接口用來對接載人飛船和運貨飛船,側向的4個對接口用來接納從地面發射的科學組合艙,這6個對接口可在互不干擾的情況下接待6艘飛船。同時,"和平"號還備有單間,可以供航天員睡覺或單獨活動。
在浩瀚的太空飛翔的15年里,"和平"號完全暴露在未經大氣層過濾的太陽光線下,每天忍受著白天的酷熱和夜晚的極寒,其堅固的結構設計和優良的密封性能,特別是先進的生命維持系統,使其艙內環境、溫度、濕度、通風等系統10幾年來仍基本保持穩定。"和平"號的自動控制設備可協助航天員控制空間站飛行,提供最佳工作日程,控制通信系統與低軌信號轉播衛星、海上通信船及地面飛行控制中心保持聯絡。
"和平"號是當時世界上體積最大的空間站,凝聚了前蘇聯科技工作者超人的智慧和高超的科技與工程技術水平,也是人類在進行太空探索進程中建立的一座名副其實的人造天宮。
翱翔太空15年功勞永載史冊
"和平"號長達15年的飛行經歷,為人類今後進一步探索太空、更好地利用太空資源打下了堅實的基礎,為在太空建造規模更大、技術更先進的航天器積累了豐富和寶貴的經驗。人類在"和平"號上所掌握的太空艙建造、發射、對接技術、載人航天及太空行走技術、太空生命保障技術、航天醫學、生物工程學、天體物理學、天文學知識以及商業航天開發經驗,都正在或將在人類的太空探索中發揮不可替代的作用。
"和平"號空間站總共繞地球飛行86331圈,行程35億公里,共有31艘"聯盟"號載人飛船、62艘"進步"號貨運飛船與"和平"號實現對接,美國航天飛機曾9次訪問"和平"號。先後有28個長期考察組和16個短期考察組在上面從事科學考察活動,共有俄羅斯、美國、英國、法國、德國、日本、敘利亞、保加利亞、奧地利、加拿大、斯洛伐克等12個國家的135名航天員進站工作。這些航天員共完成了23項科研計劃,進行了2.2萬多項科學試驗,涉及生命科學、材料加工與藥物生產、空間科學、對地觀測等眾多領域,取得了許多極其重要的科研成果,大大拓展了人類的宇宙視野和認知空間。另外,僅在研制"和平"號的過程中,就發明瞭600多項有價值的新工藝,這些新工藝後來被廣泛應用於各個經濟領域。
在"和平"號上進行的最吸引人的實驗是延長人在太空的逗留時間,這被認為是人類飛往火星等其它星球最關鍵的一步。俄羅斯航天員波利亞科夫創造了單次太空停留437天的世界紀錄。另一名俄羅斯航天員阿夫傑耶夫先後3次進駐"和平"號,累計在太空逗留747天14小時13分,創下了當時人類在太空逗留時間的最長紀錄。"和平"號上的航天員共進行了78次太空行走,在艙外空間逗留的總時數達359小時12分鐘。這些都為航天員在外太空長期飛行提供了重要的經驗和醫學數據,在"和平"號上曾對男女航天員進行過多次長期實驗,監測和研究人在失重環境中出現的反應及防止受到傷害的辦法,現已解決了防止心臟體積增大、骨組織失鈣和肌肉退化等問題,航天員在太空長期的生活、工作為人類未來進行長期星際飛行積累了寶貴經驗。
"和平"號上的溫室培植出100多種植物(包括小麥),不僅證明太空也適於農業生產,而且還為未來建立太空封閉生態系統,利用植物造氧和吸收二氧化碳提供了經驗。"和平"號上進行的多次動物試驗,包括鵪鶉的孵化、生長等試驗,使人類未來登陸火星,對解決航天員在往返火星漫漫征途中的氧氣和食品問題充滿信心。
"和平"號上裝有先進的觀測儀器,航天員們拍攝了許多恆星、行星的照片,進行了基本粒子和宇宙射線的探測,大大擴展了人類對宇宙的認識,為天文學和天體物理的研究作出了重要貢獻。"和平"號的軌道傾角是51.6°,是極好的觀地平台。俄羅斯利用"和平"號獲取了大量的地球遙感數據,據悉,航天員甚至還直接拍攝了1991年海灣戰爭的全過程。
在"和平"號上進行了許多微重力試驗。例如,拉出了直徑達5釐米的高純度砷化鎵單晶,生產出純度和分離量比地球上高100倍的干擾素和抗流感制劑,在其上培養的蛋白晶體也比地面培養的純度高10倍。
光榮退役也輝煌
"和平"號空間站設計壽命為5-6年,但她實際工作了15年。2000年底俄羅斯政府果斷地作出了墜毀"和平"號的決定。莫斯科時間2001年3月23日"和平"號空間站完成了自己的歷史使命,光榮退役。"和平"號的退役不是一件簡單的工程,將一個重達137噸的龐然大物從太空安全墜毀在預定區域,需要高超的技術。"和平"號墜落過程中,俄羅斯航天專家精確的計算,豐富的經驗,幾乎完美的控制,再次向世人證明瞭俄羅斯航天技術的世界領先水平。
"和平"號的隕落是一筆寶貴的知識財富,她為各國提供了一次可遇不可求的科研良機。由於"和平"號結構複雜,儀器和設備眾多,其各組成部分在大氣中裂解和焚毀的機制與確切時間,可為科學家提供獨特而寶貴的研究數據。美國宇航局為此就專門派人赴俄學習和研究,以便為今後墜毀國際空間站積累經驗。同時,"和平"號的墜毀也為人類提高對太空災難的應變能力,追蹤和攔截太空大型物體撞擊地球提供了一個大好的演練機會。
"和平"號空間站早已沈睡於太平洋,但人們永遠不會忘記她曾經有過的驕傲和輝煌。
載人航天俄羅斯的驕傲(中篇)
俄羅斯:國際空間站的頂梁柱
國際空間站是迄今人類歷史上規模最大、耗資最多的國際合作項目。參與國有美、俄、日、歐盟等16個國家。俄羅斯是國際空間站工程中的重頭戲,在其建設中起著重要作用。通過空間站項目俄實現了"和平"號後載人航天工業的繼續和發展。"哥倫比亞"號航天飛機失事後,俄挑起了國際空間站建設的重任。
加盟國際空間站俱樂部
1988年9月29日,美、歐盟11國、加拿大、日本聯合簽署了關於研制、開發和利用空間站的政府間合作框架協議,並用α星的名稱為計劃中的空間站冠名"阿爾法"。而此時,蘇聯的"和平"號空間站已在太空成功運行了兩年。隨後的幾年,由於美國在籌措"阿爾法"空間站資金方面遇到了很大困難,加上蘇聯對其空間技術的嚴格保密,"阿爾法"空間站工程一直處於"可行性論證階段",沒有實質性的進展。
1991年前蘇聯解體,世界形勢和格局發生重大變化,冷戰宣告結束。俄羅斯國內政治動蕩、經濟崩潰,航天科技工業發展受到了極大影響。美國抓住這一良機,說服俄羅斯參與"阿爾法"空間站工程。1992年6月17日,俄美簽訂了《和平開發利用宇宙資源政府間合作協定》,並制定了"一個計劃"和"三個項目"的具體合作計劃。"一個計劃"即為"和平"號空間站與美國航天局合作計劃。"三個項目"是兩名俄羅斯航天員乘美國航天飛機進入太空飛行;一名美國航天員進入"和平"號空間站考察;美國航天飛機與"和平"號空間站實現對接。三個項目的成功實施為俄美在未來的國際空間站合作打下了堅實的基礎。1993年11月1日,俄美正式簽訂了《關於俄羅斯加入美國、加拿大、歐洲航天局和日本研制開發和利用空間站計劃的協議》。由於俄羅斯的加盟,"阿爾法"空間站改命名為國際空間站(InternationalSpaceStation)。
國際空間站建設的絕對主力
國際空間站幾何外形尺寸長110米,寬88米,地面重量為470噸,空間站軌道為環形,軌道交角為51.6度,高度為400公里左右,主要由三部分組成:一是橋形構架,用以連接各種功能模塊;二是特殊設計的太陽能電池板;三是各類功能艙,可載乘員6-7人,計劃建造36個各類艙體,其中6個實驗艙,2個起居艙,2個後勤艙,密封艙總體積約為1200立方米,使用壽命初步定為15年。
國際空間站項目計劃耗資400億美元,其中美國分擔174億,俄羅斯100億,歐盟航天局37.7億,日本31億,加拿大8.5億,意大利也負擔了部分建設費用。從投資份額上講,美國處於支配地位,但從總體技術規劃上看,則是俄羅斯起主導作用。
按照協議,俄主要以實物的形式參與國際空間站工建設,即建造併發射9個艙段,並獲得支配空間站38%的動力資源的優惠待遇。在俄負責建造的9個艙段中最重要的是建設初期發射的"曙光"號功能艙和"星星"號生命保障艙。此外,俄還承擔2個實驗艙,1個生命保障艙,1個為科研提供能源的太陽能發電平台,1個後勤運輸器和1個載人運物太空船的建設任務。國際空間站建成後俄羅斯艙段的總重量將達26噸。
1998年11月20日俄首次發射了空間站第一個工作艙--"曙光"號。"曙光"艙為空間站建設的最初階段提供動力、導航、飛行控制、通訊等服務。當其他組件陸續運抵空間站後該艙的作用日趨減少,最終用來儲存備用燃料。2000年7月俄成功發射了"星星"服務艙,從此空間站開始接納長期工作的航天員。
近幾年來,俄羅斯對國際空間站的投資主要集中在建造"聯盟"號系列載人飛船和"進步"號貨運飛船及其運載火箭方面。每年要發射2次載人飛船和3次到5次貨運飛船。俄政府每年對國際空間站的財政預算為40億盧布(按比價約為1.3億美元,但按國際比較價格可達10億美元)。
目前在國際空間站上俄羅斯用於開展科學實驗的艙還沒有建好。按計劃,俄要建設2個科學實驗艙,1個能源平台和1個自動對接樞紐,共25噸-26噸的科學儀器。但由於資金的問題,實驗艙一直未按計劃完成。俄宇航界認為,要在今後3年的時間內全部完成國際空間站上俄羅斯艙段的建設任務。
"哥倫比亞"事故凸顯俄航天大國地位
2003年2月1日美國"哥倫比亞"號航天飛機的失事和七名航天員的遇難對國際空間站的建設和人類進行太空探索活動蒙上了一層陰影。人們對國際空間站的發展前途感到擔憂,對耗資巨大的太空探索活動表示懷疑。在這關鍵時刻,作為世界航天大國的俄羅斯果斷地承擔起了為國際空間站上的航天員運送食品、能源和生命保障設備的重任。
為此,俄緊急制定了國際空間站建設的最佳應急方案。該方案包括在今後一年到一年半的時間內,將國際空間站上的航天員從現在的3名減少到2名;"聯盟-TMA2"號載人飛船承擔航天員的運送任務,"進步"號貨運飛船將為空間站上的航天員輸送食品、水和其他生命保障物資;增加2次發射"進步M-47"號貨運飛船的工作,並暫停國際空間站的短期考察工作和太空旅遊商業發射任務。
然而,俄羅斯在建造和發射載人飛船上出現了經費困難。起初,俄希望美國航空航天局和國際空間站的其他參與成員方能夠提供建造資金。在遭到其他參與國的拒絕後,俄政府緊急追加了航天經費,在當年的第三季度追加28億盧布經費,同時把對宇航局後半年預算中的12億盧布提前到第二季度撥出,並計劃在2004年增加政府對國際空間站的財政預算。
從"哥倫比亞"號航天飛機失事至今的3年里,俄羅斯向國際空間站共發射了6艘"聯盟-TMA2"號載人飛船,輸送常駐航天員12人,發射了7艘"進步M-47"號貨運飛船,全力支持了國際空間站的建設,保障空間站能正常運行。
載人航天的繼續
俄羅斯宇航界清楚地認識到,載人飛行計劃是俄羅斯航天的重中之重。通過發展載人飛行計劃可以促進在太空條件下科學儀器和宇航設備的研制工作,在醫學、生物技術和空間技術領域獲得更多的知識和科研成果,完善空間軌道上宇航儀器的組裝和維修服務技術,加強太空科學的基礎研究。2001年"和平"號空間站墜落後,俄載人航天的計劃完全依賴國際空間站。在2012年到2014年前,俄要完成載人飛行計劃和其他一系列科技實驗,最現實的是在國際空間站框架內進行。
俄制飛船簡單實用安全可靠
俄羅斯果斷地承擔國際空間站建設的重任憑借的是高超的航天科技實力。俄羅斯有建設"和平"號空間站的豐富經驗,發射載人飛船,貨運飛船,在太空實現航天器對接的技術水平很高。目前,俄羅斯擁有"聯盟-TMA"號系列載人飛船和"進步"號系列貨運飛船。"聯盟"號系列飛船由俄羅斯"能源"火箭宇航集團研制生產,是迄今為止使用時間最長、發射次數最多的一種航天器。"聯盟-TMA"號長7121毫米,直徑2200毫米,重7270千克,可容納3名航天員,船上裝備了太陽能電池組、新型無線電通信系統、導航定位系統、飛行控制系統和計算機系統。
自1967年4月"聯盟-1"號飛船首次飛行至今,該"聯盟"號系列飛船已運營近40多年。實踐證明,與航天飛機相比,俄羅斯載人飛船雖不能重復發射,但簡單、實用、安全性高,生產週期短,是一種經久耐用、性能良好的運輸飛船。美國的航天飛機雖然能多次使用,但結構複雜、維護成本高,生產週期長。據專家計算,發射宇宙飛船的經濟效益不亞於發射航天飛機的效益。"聯盟"系列載人飛船的安全可靠性為俄載人航天事業提供了有力的保障。
載人航天俄羅斯的驕傲(下篇)
備戰火星共贏未來
自2004年初布什提出美國新的月球和火星探測計劃後,全球漸漸拉開了新一輪空間探索競爭的帷幕,火星更是各國檢測自己航天實力的試金石。美國宇航局發射的火星探測車"勇氣"號和"機遇"號成功著陸,歐洲航天局發射的"獵兔犬2號"火星探測器雖未成功,但也顯示了歐洲對火星探索的極大興趣。不甘落後的俄羅斯自然不希望在未來的火星探測和重返月球競賽中輸給別人。
新型載人飛船"快船"閃亮登場
為了在未來的太空探索中不落人後,俄"能源"火箭宇航公司研制出一種能夠重復使用的載人宇宙飛船--"快船",它基本上以飛向火星和月球為目的,同時也將是運行了近40年的"聯盟"號載人飛船的接替者。
"快船"號是能夠返回並重復使用的載人飛船,長10米,可容納6名宇航員,發射重量達14.5噸,可承載700千克的貨物,能在太空自動飛行10個晝夜。"快船"飛船外形像無把手的電熨斗,它的返回艙比"聯盟"飛船的寬大舒適,在緊急情況下能完成從空間站撤離宇航員和設備的任務,還能作太空旅遊。"快船"飛船的發射將使用經過改造的"聯盟"號運載火箭"奧涅加"。"奧涅加"能在俄羅斯的所有發射場("拜科努兒"和"普列謝茨克")實施發射。
目前,技術層面上"快船"飛船的設計已經完成,如果能得到足夠的資金支持,新飛船有望在2010年以前研製成功。
伴隨著"快船"的研制,俄其他的一些航天科研機構也在為火星探索積極備戰。以俄羅斯科學院醫學生物問題研究所為主的航天科學研究機構,正計劃進行載人模擬火星探測飛行試驗,包括醫生、工程師、科研人員在內的6名宇航員志願者將在地面封閉的模擬"火星飛船"上度過500個晝夜,模擬星際間飛行、火星著陸和起飛,進行設備維修、通訊保障、控制檢測、生命保障等科學實驗,為未來人類載人火星探測做準備。
尋求國際合作共贏太空探索
1991年蘇聯解體後,俄羅斯航天領域的國家預算大幅度下降,許多航天企業處於停頓狀態。蘇聯時期政府在航天領域的那種大規模投資一去不復返了。今天,俄羅斯每年的航天預算只有6億美元,不能與美國462億美元(2005年)的航天預算相提並論,也落後於歐盟、日本,只與印度在一個水平上。
在這樣一種狀況下,俄羅斯一些有識之士認為,未來俄羅斯要維持航天強國的地位,以本國航天領域的技術力量為依託,開展國際合作將是一條行之有效的途徑。隨著人類對宇宙探索的不斷加強,在和平利用空間領域中開展國際合作有著重要意義。無論是在技術還是在資金方面,一個國家單獨開發宇宙的能力是有限的。
俄羅斯參與的國際空間站項目證明瞭國際合作對俄羅斯航天工業的重要性。國際空間站不僅輓救了俄空間科技和宇航工業,還促進和完善了俄航天科技工業的發展。在國際空間站的合作中,美國獲取了許多長時間飛行中救生系統以及航天醫學新知識和技術,俄也在管理系統數學、數據傳輸、軌道綜合體設計上取得了技術突破。
2005年,俄羅斯與法國進一步加強了航空航天領域的合作。雙方1月份簽署了開發、製造並應用運載火箭的長期合作協議,內容包括共同開發運載火箭、可重復使用的火箭發動機和試驗型可多次使用的航天貨運飛船等。
在"快船"飛船的進一步研究中,俄羅斯也希望國際社會來參與。為此,俄宇航界早已開始為自己的"新寵兒"搖旗吶喊,向社會各界展開遊說,也頻頻呼籲美國宇航局、歐洲航天局參與"快船"載人飛船的合作研制,"快船"的模型也開始出現在世界各地的展覽會上。
放眼未來,俄羅斯航天仍信心十足。
(作者為《科技日報》駐俄羅斯記者董映璧)