本文荣获"俄罗斯年"中文报道新闻奖评选活动最佳经济文章奖第一名
载人航天--俄罗斯的骄傲(上篇)
1961年4月12日,苏联发射了人类第一艘载人飞船,27岁的苏联航天员尤里·加加林乘"东方1"号飞船以1小时48分钟时间绕地球飞行一圈,从此开始了人类载人航天的新时代。
载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和更深入地认识整个宇宙。
40多年载人航天的发展为人类在探索宇宙、开发太空资源和开展科学试验等方面积累了丰富和宝贵的经验,促进了科学技术多方面的发展,推动了一系列高技术产业的出现。
40多年来人类在我们生活的地球上空建造了10个太空站,其中苏联的"和平"号和"阿尔法"国际空间站为载人航天的发展起到了极其重要的作用。而前苏联和后来的继承者俄罗斯一直是世界载人航天领域的领头羊,为全人类载人航天事业的发展作出了重大贡献。
"和平"号空间站的辉煌
"和平"号空间站是前苏联在载人航天和空间技术领域取得的辉煌成就,是人类探索太空的一个里程碑。俄罗斯从"和平"号空间站的运行中获得了一系列载人飞行和空间站建设的经验,取得了一系列独一无二的科研成果,运行达15年之久的"和平"号空间站大大促进了前苏联航天工业和空间科研技术的发展。
高科技铸就一座人造天宫
从1971年4月19日苏联成功发射世界第一个空间站"礼炮1"号,到1998年国际空间站建设之前,俄罗斯和美国分别把9个空间站先后送上了太空,其中8个空间站是前苏联建造的,只有1个是美国的。"和平"号是前苏联的第8个空间站,也是前苏联第三代载人空间站。
早在1976年,苏联就开始了"和平"号的设计与制造工作。1986年2月19日,"和平"号基础构件首次进入太空。之后的10年里"和平"号基础构件先后与"量子1"号和"量子-2"号太空舱、"晶体"舱、"光谱"舱、"自然"舱成功对接,形成了体积约400立方米、长13.13米、最大直径4.15米、压力舱容积110立方米、最重时达137吨的空间站。"和平"号两块太阳电池翼展29.73米,总面积76平方米,最大输出功率9千瓦。
"和平"号空间站除前后轴向各有1个对接口以外,对接过渡舱的侧向还有4个对接口。前后轴向的两个对接口用来对接载人飞船和运货飞船,侧向的4个对接口用来接纳从地面发射的科学组合舱,这6个对接口可在互不干扰的情况下接待6艘飞船。同时,"和平"号还备有单间,可以供航天员睡觉或单独活动。
在浩瀚的太空飞翔的15年里,"和平"号完全暴露在未经大气层过滤的太阳光线下,每天忍受着白天的酷热和夜晚的极寒,其坚固的结构设计和优良的密封性能,特别是先进的生命维持系统,使其舱内环境、温度、湿度、通风等系统10几年来仍基本保持稳定。"和平"号的自动控制设备可协助航天员控制空间站飞行,提供最佳工作日程,控制通信系统与低轨信号转播卫星、海上通信船及地面飞行控制中心保持联络。
"和平"号是当时世界上体积最大的空间站,凝聚了前苏联科技工作者超人的智慧和高超的科技与工程技术水平,也是人类在进行太空探索进程中建立的一座名副其实的人造天宫。
翱翔太空15年功劳永载史册
"和平"号长达15年的飞行经历,为人类今后进一步探索太空、更好地利用太空资源打下了坚实的基础,为在太空建造规模更大、技术更先进的航天器积累了丰富和宝贵的经验。人类在"和平"号上所掌握的太空舱建造、发射、对接技术、载人航天及太空行走技术、太空生命保障技术、航天医学、生物工程学、天体物理学、天文学知识以及商业航天开发经验,都正在或将在人类的太空探索中发挥不可替代的作用。
"和平"号空间站总共绕地球飞行86331圈,行程35亿公里,共有31艘"联盟"号载人飞船、62艘"进步"号货运飞船与"和平"号实现对接,美国航天飞机曾9次访问"和平"号。先后有28个长期考察组和16个短期考察组在上面从事科学考察活动,共有俄罗斯、美国、英国、法国、德国、日本、叙利亚、保加利亚、奥地利、加拿大、斯洛伐克等12个国家的135名航天员进站工作。这些航天员共完成了23项科研计划,进行了2.2万多项科学试验,涉及生命科学、材料加工与药物生产、空间科学、对地观测等众多领域,取得了许多极其重要的科研成果,大大拓展了人类的宇宙视野和认知空间。另外,仅在研制"和平"号的过程中,就发明了600多项有价值的新工艺,这些新工艺后来被广泛应用于各个经济领域。
在"和平"号上进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间,这被认为是人类飞往火星等其它星球最关键的一步。俄罗斯航天员波利亚科夫创造了单次太空停留437天的世界纪录。另一名俄罗斯航天员阿夫杰耶夫先后3次进驻"和平"号,累计在太空逗留747天14小时13分,创下了当时人类在太空逗留时间的最长纪录。"和平"号上的航天员共进行了78次太空行走,在舱外空间逗留的总时数达359小时12分钟。这些都为航天员在外太空长期飞行提供了重要的经验和医学数据,在"和平"号上曾对男女航天员进行过多次长期实验,监测和研究人在失重环境中出现的反应及防止受到伤害的办法,现已解决了防止心脏体积增大、骨组织失钙和肌肉退化等问题,航天员在太空长期的生活、工作为人类未来进行长期星际飞行积累了宝贵经验。
"和平"号上的温室培植出100多种植物(包括小麦),不仅证明太空也适于农业生产,而且还为未来建立太空封闭生态系统,利用植物造氧和吸收二氧化碳提供了经验。"和平"号上进行的多次动物试验,包括鹌鹑的孵化、生长等试验,使人类未来登陆火星,对解决航天员在往返火星漫漫征途中的氧气和食品问题充满信心。
"和平"号上装有先进的观测仪器,航天员们拍摄了许多恒星、行星的照片,进行了基本粒子和宇宙射线的探测,大大扩展了人类对宇宙的认识,为天文学和天体物理的研究作出了重要贡献。"和平"号的轨道倾角是51.6°,是极好的观地平台。俄罗斯利用"和平"号获取了大量的地球遥感数据,据悉,航天员甚至还直接拍摄了1991年海湾战争的全过程。
在"和平"号上进行了许多微重力试验。例如,拉出了直径达5厘米的高纯度砷化镓单晶,生产出纯度和分离量比地球上高100倍的干扰素和抗流感制剂,在其上培养的蛋白晶体也比地面培养的纯度高10倍。
光荣退役也辉煌
"和平"号空间站设计寿命为5-6年,但她实际工作了15年。2000年底俄罗斯政府果断地作出了坠毁"和平"号的决定。莫斯科时间2001年3月23日"和平"号空间站完成了自己的历史使命,光荣退役。"和平"号的退役不是一件简单的工程,将一个重达137吨的庞然大物从太空安全坠毁在预定区域,需要高超的技术。"和平"号坠落过程中,俄罗斯航天专家精确的计算,丰富的经验,几乎完美的控制,再次向世人证明了俄罗斯航天技术的世界领先水平。
"和平"号的陨落是一笔宝贵的知识财富,她为各国提供了一次可遇不可求的科研良机。由于"和平"号结构复杂,仪器和设备众多,其各组成部分在大气中裂解和焚毁的机制与确切时间,可为科学家提供独特而宝贵的研究数据。美国宇航局为此就专门派人赴俄学习和研究,以便为今后坠毁国际空间站积累经验。同时,"和平"号的坠毁也为人类提高对太空灾难的应变能力,追踪和拦截太空大型物体撞击地球提供了一个大好的演练机会。
"和平"号空间站早已沉睡于太平洋,但人们永远不会忘记她曾经有过的骄傲和辉煌。
载人航天俄罗斯的骄傲(中篇)
俄罗斯:国际空间站的顶梁柱
国际空间站是迄今人类历史上规模最大、耗资最多的国际合作项目。参与国有美、俄、日、欧盟等16个国家。俄罗斯是国际空间站工程中的重头戏,在其建设中起着重要作用。通过空间站项目俄实现了"和平"号后载人航天工业的继续和发展。"哥伦比亚"号航天飞机失事后,俄挑起了国际空间站建设的重任。
加盟国际空间站俱乐部
1988年9月29日,美、欧盟11国、加拿大、日本联合签署了关于研制、开发和利用空间站的政府间合作框架协议,并用α星的名称为计划中的空间站冠名"阿尔法"。而此时,苏联的"和平"号空间站已在太空成功运行了两年。随后的几年,由于美国在筹措"阿尔法"空间站资金方面遇到了很大困难,加上苏联对其空间技术的严格保密,"阿尔法"空间站工程一直处于"可行性论证阶段",没有实质性的进展。
1991年前苏联解体,世界形势和格局发生重大变化,冷战宣告结束。俄罗斯国内政治动荡、经济崩溃,航天科技工业发展受到了极大影响。美国抓住这一良机,说服俄罗斯参与"阿尔法"空间站工程。1992年6月17日,俄美签订了《和平开发利用宇宙资源政府间合作协定》,并制定了"一个计划"和"三个项目"的具体合作计划。"一个计划"即为"和平"号空间站与美国航天局合作计划。"三个项目"是两名俄罗斯航天员乘美国航天飞机进入太空飞行;一名美国航天员进入"和平"号空间站考察;美国航天飞机与"和平"号空间站实现对接。三个项目的成功实施为俄美在未来的国际空间站合作打下了坚实的基础。1993年11月1日,俄美正式签订了《关于俄罗斯加入美国、加拿大、欧洲航天局和日本研制开发和利用空间站计划的协议》。由于俄罗斯的加盟,"阿尔法"空间站改命名为国际空间站(InternationalSpaceStation)。
国际空间站建设的绝对主力
国际空间站几何外形尺寸长110米,宽88米,地面重量为470吨,空间站轨道为环形,轨道交角为51.6度,高度为400公里左右,主要由三部分组成:一是桥形构架,用以连接各种功能模块;二是特殊设计的太阳能电池板;三是各类功能舱,可载乘员6-7人,计划建造36个各类舱体,其中6个实验舱,2个起居舱,2个后勤舱,密封舱总体积约为1200立方米,使用寿命初步定为15年。
国际空间站项目计划耗资400亿美元,其中美国分担174亿,俄罗斯100亿,欧盟航天局37.7亿,日本31亿,加拿大8.5亿,意大利也负担了部分建设费用。从投资份额上讲,美国处于支配地位,但从总体技术规划上看,则是俄罗斯起主导作用。
按照协议,俄主要以实物的形式参与国际空间站工建设,即建造并发射9个舱段,并获得支配空间站38%的动力资源的优惠待遇。在俄负责建造的9个舱段中最重要的是建设初期发射的"曙光"号功能舱和"星星"号生命保障舱。此外,俄还承担2个实验舱,1个生命保障舱,1个为科研提供能源的太阳能发电平台,1个后勤运输器和1个载人运物太空船的建设任务。国际空间站建成后俄罗斯舱段的总重量将达26吨。
1998年11月20日俄首次发射了空间站第一个工作舱--"曙光"号。"曙光"舱为空间站建设的最初阶段提供动力、导航、飞行控制、通讯等服务。当其他组件陆续运抵空间站后该舱的作用日趋减少,最终用来储存备用燃料。2000年7月俄成功发射了"星星"服务舱,从此空间站开始接纳长期工作的航天员。
近几年来,俄罗斯对国际空间站的投资主要集中在建造"联盟"号系列载人飞船和"进步"号货运飞船及其运载火箭方面。每年要发射2次载人飞船和3次到5次货运飞船。俄政府每年对国际空间站的财政预算为40亿卢布(按比价约为1.3亿美元,但按国际比较价格可达10亿美元)。
目前在国际空间站上俄罗斯用于开展科学实验的舱还没有建好。按计划,俄要建设2个科学实验舱,1个能源平台和1个自动对接枢纽,共25吨-26吨的科学仪器。但由于资金的问题,实验舱一直未按计划完成。俄宇航界认为,要在今后3年的时间内全部完成国际空间站上俄罗斯舱段的建设任务。
"哥伦比亚"事故凸显俄航天大国地位
2003年2月1日美国"哥伦比亚"号航天飞机的失事和七名航天员的遇难对国际空间站的建设和人类进行太空探索活动蒙上了一层阴影。人们对国际空间站的发展前途感到担忧,对耗资巨大的太空探索活动表示怀疑。在这关键时刻,作为世界航天大国的俄罗斯果断地承担起了为国际空间站上的航天员运送食品、能源和生命保障设备的重任。
为此,俄紧急制定了国际空间站建设的最佳应急方案。该方案包括在今后一年到一年半的时间内,将国际空间站上的航天员从现在的3名减少到2名;"联盟-TMA2"号载人飞船承担航天员的运送任务,"进步"号货运飞船将为空间站上的航天员输送食品、水和其他生命保障物资;增加2次发射"进步M-47"号货运飞船的工作,并暂停国际空间站的短期考察工作和太空旅游商业发射任务。
然而,俄罗斯在建造和发射载人飞船上出现了经费困难。起初,俄希望美国航空航天局和国际空间站的其他参与成员方能够提供建造资金。在遭到其他参与国的拒绝后,俄政府紧急追加了航天经费,在当年的第三季度追加28亿卢布经费,同时把对宇航局后半年预算中的12亿卢布提前到第二季度拨出,并计划在2004年增加政府对国际空间站的财政预算。
从"哥伦比亚"号航天飞机失事至今的3年里,俄罗斯向国际空间站共发射了6艘"联盟-TMA2"号载人飞船,输送常驻航天员12人,发射了7艘"进步M-47"号货运飞船,全力支持了国际空间站的建设,保障空间站能正常运行。
载人航天的继续
俄罗斯宇航界清楚地认识到,载人飞行计划是俄罗斯航天的重中之重。通过发展载人飞行计划可以促进在太空条件下科学仪器和宇航设备的研制工作,在医学、生物技术和空间技术领域获得更多的知识和科研成果,完善空间轨道上宇航仪器的组装和维修服务技术,加强太空科学的基础研究。2001年"和平"号空间站坠落后,俄载人航天的计划完全依赖国际空间站。在2012年到2014年前,俄要完成载人飞行计划和其他一系列科技实验,最现实的是在国际空间站框架内进行。
俄制飞船简单实用安全可靠
俄罗斯果断地承担国际空间站建设的重任凭借的是高超的航天科技实力。俄罗斯有建设"和平"号空间站的丰富经验,发射载人飞船,货运飞船,在太空实现航天器对接的技术水平很高。目前,俄罗斯拥有"联盟-TMA"号系列载人飞船和"进步"号系列货运飞船。"联盟"号系列飞船由俄罗斯"能源"火箭宇航集团研制生产,是迄今为止使用时间最长、发射次数最多的一种航天器。"联盟-TMA"号长7121毫米,直径2200毫米,重7270千克,可容纳3名航天员,船上装备了太阳能电池组、新型无线电通信系统、导航定位系统、飞行控制系统和计算机系统。
自1967年4月"联盟-1"号飞船首次飞行至今,该"联盟"号系列飞船已运营近40多年。实践证明,与航天飞机相比,俄罗斯载人飞船虽不能重复发射,但简单、实用、安全性高,生产周期短,是一种经久耐用、性能良好的运输飞船。美国的航天飞机虽然能多次使用,但结构复杂、维护成本高,生产周期长。据专家计算,发射宇宙飞船的经济效益不亚于发射航天飞机的效益。"联盟"系列载人飞船的安全可靠性为俄载人航天事业提供了有力的保障。
载人航天俄罗斯的骄傲(下篇)
备战火星共赢未来
自2004年初布什提出美国新的月球和火星探测计划后,全球渐渐拉开了新一轮空间探索竞争的帷幕,火星更是各国检测自己航天实力的试金石。美国宇航局发射的火星探测车"勇气"号和"机遇"号成功着陆,欧洲航天局发射的"猎兔犬2号"火星探测器虽未成功,但也显示了欧洲对火星探索的极大兴趣。不甘落后的俄罗斯自然不希望在未来的火星探测和重返月球竞赛中输给别人。
新型载人飞船"快船"闪亮登场
为了在未来的太空探索中不落人后,俄"能源"火箭宇航公司研制出一种能够重复使用的载人宇宙飞船--"快船",它基本上以飞向火星和月球为目的,同时也将是运行了近40年的"联盟"号载人飞船的接替者。
"快船"号是能够返回并重复使用的载人飞船,长10米,可容纳6名宇航员,发射重量达14.5吨,可承载700千克的货物,能在太空自动飞行10个昼夜。"快船"飞船外形像无把手的电熨斗,它的返回舱比"联盟"飞船的宽大舒适,在紧急情况下能完成从空间站撤离宇航员和设备的任务,还能作太空旅游。"快船"飞船的发射将使用经过改造的"联盟"号运载火箭"奥涅加"。"奥涅加"能在俄罗斯的所有发射场("拜科努儿"和"普列谢茨克")实施发射。
目前,技术层面上"快船"飞船的设计已经完成,如果能得到足够的资金支持,新飞船有望在2010年以前研制成功。
伴随着"快船"的研制,俄其他的一些航天科研机构也在为火星探索积极备战。以俄罗斯科学院医学生物问题研究所为主的航天科学研究机构,正计划进行载人模拟火星探测飞行试验,包括医生、工程师、科研人员在内的6名宇航员志愿者将在地面封闭的模拟"火星飞船"上度过500个昼夜,模拟星际间飞行、火星着陆和起飞,进行设备维修、通讯保障、控制检测、生命保障等科学实验,为未来人类载人火星探测做准备。
寻求国际合作共赢太空探索
1991年苏联解体后,俄罗斯航天领域的国家预算大幅度下降,许多航天企业处于停顿状态。苏联时期政府在航天领域的那种大规模投资一去不复返了。今天,俄罗斯每年的航天预算只有6亿美元,不能与美国462亿美元(2005年)的航天预算相提并论,也落后于欧盟、日本,只与印度在一个水平上。
在这样一种状况下,俄罗斯一些有识之士认为,未来俄罗斯要维持航天强国的地位,以本国航天领域的技术力量为依托,开展国际合作将是一条行之有效的途径。随着人类对宇宙探索的不断加强,在和平利用空间领域中开展国际合作有着重要意义。无论是在技术还是在资金方面,一个国家单独开发宇宙的能力是有限的。
俄罗斯参与的国际空间站项目证明了国际合作对俄罗斯航天工业的重要性。国际空间站不仅挽救了俄空间科技和宇航工业,还促进和完善了俄航天科技工业的发展。在国际空间站的合作中,美国获取了许多长时间飞行中救生系统以及航天医学新知识和技术,俄也在管理系统数学、数据传输、轨道综合体设计上取得了技术突破。
2005年,俄罗斯与法国进一步加强了航空航天领域的合作。双方1月份签署了开发、制造并应用运载火箭的长期合作协议,内容包括共同开发运载火箭、可重复使用的火箭发动机和试验型可多次使用的航天货运飞船等。
在"快船"飞船的进一步研究中,俄罗斯也希望国际社会来参与。为此,俄宇航界早已开始为自己的"新宠儿"摇旗呐喊,向社会各界展开游说,也频频呼吁美国宇航局、欧洲航天局参与"快船"载人飞船的合作研制,"快船"的模型也开始出现在世界各地的展览会上。
放眼未来,俄罗斯航天仍信心十足。
(作者为《科技日报》驻俄罗斯记者董映璧)