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第11章 空间站的奥秘(5)

例如,弗拉基米尔·廖科夫与万利弗·路敏曾设法将足有3层楼房大小的无线电望远镜天线从“礼炮6”号空间站分开,但是被卡住了。要做这项工作,必须到开放空间去。由于他们的出色工作,问题最后解决了。又如当“天空实验室”进入地球轨道后,它的热防护层被扯掉,要进行修理。由于美国航天员训练有素,在地面上曾受过模拟修理训练,因此他们在轨道上成功地执行了修理任务。又如1984年,在“礼炮7”号空间站逗留过237天的列沃尼特·砍什和弗拉基米尔·索洛伏夫对推进系统进行过复杂的修理工作。如氧化剂开始泄漏时,传感器不能指示泄漏点。要寻找出泄漏点并进行密封非常困难。这里必须把故障区划分为小区,从瓶中取氮,为做这些工作,航天员不得不5次进入开放宇宙空间才终于修好。这种工作以前在航天飞船上从未做过,而且只能在轨道上进行。“和平”号空间站量子2号舱的舱口盖紧固部件损坏了,曾多次修理都未修理好。1991年1月7日至26日,航天员阿法纳西耶夫和马勒罗夫不得不再次修理,他们先后三次来到开放空间,用专门工具拆下损坏的舱口盖紧固件,换上了由“联盟TM”送来的新部件,才算修理好。在开放空间,航天员停留时间有限,修理操作在高速飞行中进行,再加上穿着航天服,修理不如地面方便。但总的说来,日常维护应在飞行中做,有的也只能在飞行中做;但也不能绝对排斥例外情况,当有必要检修某些重要部件或设备的唯一零件时,可能需要运输飞船或航天飞机把它运回地球,在工厂修理后重返地球轨道。

工作在空间站

自空间站问世以来,人在太空有了长期栖身之地。在20年里,前苏联已把136人次送上轨道站,其中宇航员柳明三上太空,两创长时间飞行纪录,累积时间363天;宇航员基齐姆三上太空,有一次创下236天的飞行纪录,3次累计时间373天,超过一年;宇航员罗曼年科也是3次飞上太空,一次创326天的飞行纪录,3次累计飞行时间达到429天。季托夫和马纳罗夫两位宇航员,在太空连续居留一年,达366个昼夜。

1987年12月21日,由季托夫、马纳罗夫和列夫钦科组成的三人乘员组,乘坐“联盟TM-4”号飞船升空,两天后飞船与“和平”号轨道站对接,他们与早在站上工作的宇航员罗曼年科、亚历山德罗夫会合,共同进行了为期7天的联合研究工作。12月29日,列夫钦科随罗曼年科、亚历山德罗夫返回地面,“和平”号轨道站上留下季托夫和马纳罗夫继续在太空飞行。

季托夫和马纳罗夫在一年的太空飞行中,先后有“进步34”号至“进步39”号6艘货运飞船飞抵“和平”号轨道站对接,给他们运去了食品、饮水、仪器、设备、燃料和邮件。他们还接待了3艘飞船9名航天员到站上进行短期科学考察,开展联合科学实验活动。1988年2月26日,季托夫和马纳罗夫进行了一次太空行走,对太阳能帆板进行了检修,共用4小时25分钟。1988年6月7日,“联盟TM5”号飞船载3名宇航员到“和平”号轨道站,季托夫和马纳罗夫在太空生活半年之后见到地球来的使者,同他们一起进行了10天太空合作考察活动,取得许多成果。

宇航员在太空栖身

两个半月后,他们又接待了第二批到轨道站访问的3名宇航员。8月29日,“联盟TM-6”号飞船发射上天,两天后与“和平”号轨道站对接。5名宇航员联合进行了20多项实验。11月26日,他们又在轨道站上欢迎乘“联盟TM-7”号飞船上天的3名宇航员来访,共同进行了26天的联合科学研究工作。12月4日,这6名宇航员在太空举行了一次别开生面的记者招待会,通过电视屏幕回答了地面记者的问题。

当中国记者向季托夫提问他在太空飞行将近一年的感想时,他高兴地回答说:“苏联宇航员已经积累了长期飞行的经验,证明人是可以长期在太空生活的。我们身体状况很好,如果需要,还可以在太空比原定计划多工作一段时间。”这两名宇航员于1988年12月21日返回地面,结束了这次长达366天的太空飞行。

宇航员维修国际空间站

国际空间站是由美、俄等16个国家联合建造的运行在近地轨道上的巨型航天器。它计划耗资600亿美元于2005年前建成。整个空间站需俄罗斯火箭48次发射和美国航天飞机30次飞行运送,最终在轨道上组装完成,可载7人长期工作。目前在太空运行的国际空间站的基本部分,是由1998年11月发射的俄罗斯“曙光”号功能货舱与同年12月升空的美国“团结”号节点舱对接而成的。航天飞机与国际空间站的上一次对接是在1年前进行的。

升空运行几年来的国际空间站,在这次维修之前面临的情况十分严峻。空间站上的6块太阳能电池板中有4块不能正常工作。强烈的太阳活动导致大气活动加剧,增加了空间站的飞行阻力,使其飞行轨道每周下降24千米~32千米。个别电子系统和机械设备在运作中出现故障,影响了舱内的照明、站体的运行、装置的工作和下一步的组装,必须抓紧时间解决。

“亚特兰蒂斯”号航天飞机原定于2006年4月24日发射上天,因发射中心当日风力太大而被迫后延。随后两天进行的两次发射尝试也由于天气原因而被取消。直至20多天后的美国东部时间5月19日凌晨6时11分,它才得以发射升空,飞向建设中的国际空间站。这架航天飞机运载着7名机组成员和900千克物资设备,经两天的太阳追逐之后,终于于格林尼治时间5月21日凌晨4点31分,在俄罗斯与乌克兰边界附近上空与国际空间站顺利对接。

对接数小时后,宇航员们便开始了繁忙的空间站维修工作。

所谓太空行走,是指宇航员身穿航天服背上通讯背包和喷气背包,不系安全带而到航天器外单独进行的太空活动,实际就是人体地球卫星。喷气背包由压缩氮气箱、供气系统、喷气推进器、电子控制设备、温度控制装置和蓄电池组成。

在进入空间站以后,6名美国宇航员和1名俄罗斯宇航员曾在航天飞机与空间站连接处采集站内的空气标本,并测试其中二氧化碳的含量等,以确认在空间站工作的安全性。鉴定证明这些问题后,宇航员们才由航天飞机进入“团结”舱。他们发现站内一切正常,只是气温偏高。在5月26日航天飞机与空间站对接之前,宇航员们将把900千克的物资设备转移到站内。这些补给品是为以后宇航员长期在空间站上停留做准备的。

5月23日,宇航员们又以太空行走的方式,更换了国际空间站发生故障的4块太阳能电池板。站上的6块太阳能电池板都是从1998年12月开始启用的,其中有4块已经逐渐失效,致使站内供电不足。更替后,恢复了空间站所需的全部电力。在航天飞机与空间站对接5天的飞行过程中,宇航员们还利用“亚特兰蒂斯”号上的火箭推进器产生的推力把空间站提升40千米,使其恢复到了正常的轨道运行。

与此同时,宇航员们还对国际空间站的内部进行了保养维修。新安装的风扇等设备保证了站内空气清新。整个空间站内外的维修工作共计100多项,宇航员均已完成。经过整修,国际空间站目前面貌焕然一新。赫尔姆斯5月28日在航天飞机上举行的太空新闻发布会上说:“空间站的感觉就像家一样。”

国际空间站宇航员科学研究工作繁忙

2006年11月30日,国际空间站(ISS)宇航员一个个都忙着做科学研究。美国宇航局官员和空间站指挥长迈克尔·洛佩斯·阿里格利亚和他的二位“远征14”的同机成员正在他们的轨道实验室里开辟新天地,让空间站里的一些新工具工作起来。

“为科学研究增加设施时,我们正在进行的过程已经大大扩张了调查研究的种类,这就是我们在空间站上能做到的,”位于约翰逊太空中心的美国宇航局的运作ISS项目科学家朱莉·鲁宾逊说。

自2006年9月中旬以来,洛佩斯·阿里格利亚乘“联盟”号航天飞机住进了ISS。如今在ISS的还有欧洲空间局的宇航员托马斯·莱特,也是一位飞行工程师,是今年7月在“远征13”期间到达ISS的。

跟踪营养、健康和工作能力的关联

ISS上最杰出的新鲜科学研究是洛佩斯·阿里格利亚的跟踪营养的作用,以记录他在太空的饮食是如何影响他在零重力状态下的工作能力的,鲁宾逊说。

名为“营养与状态调查”的实验,是在洛佩斯·阿里格利亚6个月的任务中,跟踪他的健康与其食物和他摄取的营养成分之间的关系。“这比单纯的营养研究要深入得多。我们正在寻找氧化作用、辐射暴露和其他的影响,”鲁宾逊说。

美国宇航局科学家知道,人体长期在太空中经受着实实在在的变化,包括骨质丢失和肌肉萎缩,同时还有维生素D的稳定下降。明白了这些变化,就可以开发对策来保持人体健康,这对未来到达月球和火星的长期任务至关重要,研究人员表示。

洛佩斯·阿里格利亚在国际空间站

保存营养实验样本

虽然美国宇航局特别记录了他们的宇航员在航天飞行前后的生理状况,但“远征14”是首次让太空飞行员抽取血样,并在飞行时把血样保存起来,准备回到地球上后再对它们进行分析。其结果将是“最全面的跟踪”,鲁宾逊说。

对洛佩斯·阿里格利亚进行实验的核心是将在空间站的“人类研究设施2(HRF-2)”工作的一台新的制冷器安装到美国宇航局的“天空实验室”里。2006年7月由“发现”号航天飞机运送的零下80℃实验室制冷器(MELFI)到达了ISS,但在“远征14”期间,它的4个制冷单元首次才处于制冷中。

跟踪轨道睡眠和活动方式与生活适应性的关系

洛佩斯·阿里格利亚还在参与的一项研究是跟踪他的轨道睡眠和活动方式以了解如何提升其身体对空间站上的生活适应性。在空间站,宇航员每围绕地球转动90分钟就过一个白昼和黑夜。

“先前对航天飞机员工的研究表明,他们的睡眠模式非常糟糕,”鲁宾逊说,“令人担心的是,这种糟糕的睡眠模式会导致随后出现糟糕的工作表现。”当生活在这种不可宽恕的真空环境中时,机警和发挥好的员工是保证工作成绩和安全的关键。为监测他自己的睡眠模式,洛佩斯·阿里格利亚在其手腕上戴了一个手表样式的装置,叫Actiwatch,是由光敏感元件和行为监控器构成。“它静静地记录他的睡眠模式和曝光量,”鲁宾逊解释说。此外,洛佩斯·阿里格利亚还要记独立的日志,然后与Actiwatch的数据进行比较。

植物、学生和俄罗斯的实验也在紧张进行中

俄罗斯宇航员莱特在操作欧洲模块培育系统俄罗斯宇航员莱特和秋林也在ISS上紧张进行他们自己的科学实验。秋林的研究项目包括用于科学和商业组织的实验。其中有调查蛋白质的结晶化、上周进行的轨道高尔夫球发射、生物医学研究太空中的心血循环和太空上尽力监控和预测地球上的自然和人为疾病。

与此同时,莱特也在花一些时间研究在不同光线和重力环境下,使用欧洲模块培育系统(EMCS)种植植物。在一倍地球重力下进行初始期培育后,通过此系统使用一系列离心分离机,让小苗分别在零重力、部分重力和二倍地球重力下成长。

“植物有重力感觉系统,红光感觉系统和蓝光感觉系统,”鲁宾逊解释说,“在最后阶段,我们将收获种子,并将它们冷藏在零下80℃实验室制冷器中,等稍后回到地球后,科学家就能检查一下它们的基因。”

名为根茎趋光性感应机理分析的这一实验,是从种子开始录像、取样和分析植物,确定哪种基因可以在微重力环境下成功地生长。研究人员希望此实验将可以在未来长期航天任务中帮助发展相适应的农业种植。

鲁宾逊表示,“远征14”的宇航员不是ISS上做实验的唯一人员,来自107所学校和12个国家的6585名学生也在使用ISS上的照相机来研究地球。他们在连续的EarthKAM项目 (这是中学生了解地球知识——让中学生们能够通过安装在航天飞机上的照相机对地球进行拍摄,然后再对传输回的照片进行分析研究的项目)中,记录了1400张地球照片。

同时,美国宇航局的STS-116航天飞机宇航员已经整装待发,于12月7日发射到了ISS,为7个新的科研项目交付研究工具,并将9个正在进行的实验的样本运回地球。“因此,这是非常忙碌的时期,这一时期让数百科学家受益。”鲁宾逊说。

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