◆登月舱
登月舱是航天员用来完成月面活动的一种设备。由下降级和上升级组成,地面起飞时重14.7吨,宽4.3米,最大高度约7米。下降级由着陆发动机、4条着陆腿和4个仪器舱组成。着陆发动机推力可在4.67~46.7千牛(476~4760公斤)范围内调节,发动机摆动范围为6℃。着陆腿末端有底盘,上面装有触地传感器。下降级内还装有着陆交会雷达和4组容量为400安培的银锌蓄电池;上升级为登月舱主体。航天员完成月面活动后驾驶上升级返回环月轨道与指挥舱会合。由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成。航天员座舱可容纳2名航天员(但无座椅),有导航、控制、通信、生命保障和电源等设备。
◆月球上的交通工具——月球车
月球车是在月球表面行驶并对月球考察和收集分析样品的专用车辆,它分为有人驾驶月球车和无人驾驶月球车两类。有人驾驶月球车由航天员驾驶在月面上行走,主要用于扩大航天员的活动范围和减少航天员的体力消耗,存放和运输航天员采集的岩石和土壤标本。月球车由蓄电池提供动力,每个轮子各由一台电动机驱动。无人驾驶月球车由轮式底盘和仪器舱组成,用太阳能电池和蓄电池联合供电。车上装有照相机、电视摄像机等设备,用来拍摄照片和探测月球物理性质。1970年11月17日前苏联把世界上第一个无人驾驶的“月球车”1号送上月球,它行驶10.5公里,考察了8万平方米月面。月球车的问世给航天员在月面上工作带来了极大方便。
◎登月宇航员的太空服。
◆人类首次月球车行驶
在月球上驾车行驶,在以前似乎是一种梦想,但在今天,它却成了事实。1971年7月31日,美国“阿波罗-15”号宇航员斯科特与欧文进行了人类首次月球车行驶。
他们是7月30日在月球登陆的。之后,于31日早上离开登月舱,并卸下月球车。他们驾驶着4轮月球车,在崎岖不平的月球表面行驶。电视转播了部分精彩的场面,人们兴奋地看着他们,只听他们喊道:“这里有许多美丽的岩石!”
他们驾车行驶了两个小时,走了大约8千米,之后返回登月舱。他们两人分别是第7位和第8位登上月球的人,但他们却是首次驾车在月面上行驶的人。
◆航天飞机的出现
运载火箭将人造卫星、空间探测器、载人飞船、航天站等航天器送入轨道后,就被遗弃在太空直至坠人大气层焚毁,这是航天活动耗费巨大的一个重要原因。为了降低费用,一些科学家提出了研制能多次使用的航天飞机的设想。美国、前苏联、法国、日本、英国等国都曾对航天飞机的方案做过探索性的研究工作。在这些国家中,美国最早开始研制航天飞机并将其投入商业性飞行,美国航天飞机的论证工作始于1969年。1972年1月美国政府批准航天飞机为正式工程项目,最后确定的方案是整个飞行器由可回收重复使用的固体助推器、不回收的外贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成,方案要求能乘载7名航天员。1981~1982年10月,航天飞机进行研制性飞行试验。1982年11月11日,美国航天飞机首次进行商业性飞行,从近地轨道将两颗通信卫星送入地球静止轨道。截至1984年,又有“挑战者”号和“发现”号两架航天飞机投入使用。美国航天飞机先后飞行了14次,共将14颗卫星运送入轨,还从轨道上捕捉了三颗不能工作的卫星,其中一颗经修复后重新放入轨道,另外两颗被带回。前苏联研制的航天飞机也进入了试验阶段,到1984年年底,前苏联航天飞机已做过多次研制性飞行试验。航天飞机兼有运载火箭、载人航天器和高性能飞机的多重特性,它提高了航天活动的经济效益,使航天技术的发展进入了一个更高的阶段。
◆“挑战者”号航天飞机空难
“挑战者”号航天飞机空难是在美国第56次载人航天飞机飞行时发生的大灾难。1983年美国人制成了第二架航天飞机“挑战者”号,该机在几次飞行后,于1986年1月28日上午起飞后不久在空中爆炸,7名机组人员全部遇难,其中有一名中学女教师。这是迄今为止美国航天史上最大的悲剧。美国在总结了经验教训后,继续进行了航天飞机的飞行计划。
◆中国载人航天试验
中国于1992年开始实施载人飞船航天工程,研制了载人飞船和高可靠运载火箭,开展了航天医学和空间生命科学的工程研究,选拔了预备航天员,研制了一批空间遥感和空间科学试验装置。
1999年11月20日,中国自主研制的第一艘航天试验飞船“神舟”号发射成功,经过21小时11分的太空飞行,“神舟”号顺利返回地球。中国载人航天工程首次飞行试验取得圆满成功。
◎中国航天事业蓬勃发展,已完成了“神舟”号航天飞行器的四次试验。
2001年1月10日,“神舟”2号无人飞船发射升空,10分钟后成功进入预定轨道。飞船按照预定轨道在太空飞行近七天,环绕地球108圈,并顺利完成预定空间科学和技术试验任务。这是新世纪全世界第一次航天发射,也是中国载人航天工程第二次飞行试验成功,它标志着中国载人航天事业取得了新进展,向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。
2002年3月25日,中国在酒泉卫星发射中心又成功发射了“神舟”3号飞船。这是一艘正式的无人飞船,除了没有航天员之外,飞船技术状态与载人状态完全一致。它标志着我国载人航天工程取得了新的重要进展,为不久的将来把中国航天员送上太空打下了坚实的基础。
◆“奋进”号航天飞机
美国国家航空航天局(NASA)的“奋进”号航天飞机于1991年2月发射成功。该飞机上装有一个X波段合成孔径雷达和一个C波段梭动成像雷达。其中一个雷达上装有一根由碳纤维复合材料制成的60米长的波段天线,天线伸向机身外,与另一雷达构成一个视角。两个雷达从不同位置聚焦到地面,即航天飞机雷达地形测绘可获取地球的立体影像。
人类首次的太空行走
随着宇航工业的不断发展,人类探索太空奥秘的步伐正大步向前迈进。1984年2月7日,美国“挑战者”号的2名宇航员麦坎德利斯和斯图尔特成功地进行了人类第一次太空行走。他们不系安全带,从机舱内走出,行走到大约距离航天飞机100米处,在太空中各停留了90分钟和65分钟,开创了人类首次在太空行走的记录。
飞船空间对接
1975年前苏联和美国的载人飞船在地球轨道上交会和对接并进行联合飞行,这是载人航天活动的一个重要事件。整个20世纪60年代,前苏联和美国在气象卫星信息交换、通信卫星试验以及生物医学等方面都有过合作。1969年,两国商定在载人航天方面进行一次有效的合作。由前苏联的“联盟”号飞船和美国的“阿波罗”号飞船进行一次联合飞行。经过几年的努力,为实现飞船对接和联合飞行所需要解决的测距方法与交会系统、对接机构、通信与飞行控制、生命保障和舱内环境条件等问题都获得解决。1975年7月15日,前苏联发射“联盟”19号飞船。飞船在第4和第17圈做了两次机动变轨,最后进入225公里高的圆形轨道。在“联盟”号飞船起飞后7小时30分,美国发射“阿波罗”18号飞船进入与“联盟”号飞船相同的轨道。两艘飞船的发射和入轨都很成功。在“阿波罗”号飞船飞行到第29圈,“联盟”号飞船飞行到第36圈时,两船开始对接并联合飞行2天。两国航天员经由过渡段进行了互访,共同表演科学试验,完成了合作计划。
◎美国未来的X系列新型航天飞机。
◆未来的航天飞机
自1981年4月12日航天飞机首次试航成功以来,迄今已经有5架航天飞机飞上太空,总共执行了90多次空间飞行任务,有近500人次参加了飞行,完成了众多的空间科研任务,施放和回收了70多颗不同用途的卫星,还向更遥远的太空发射了“麦哲伦”号金星探测器、“伽利略”号木星探测器、“哈勃”天文望远镜……为人类的太空探索与开拓立下了汗马功劳。
然而,目前使用的航天飞机还是很初级的,它既不能像普通飞机那样从跑道上起飞,也不能自由地选择飞行角度,而且在飞行过程中还要分离两个火箭助推器,然后还要再分离一个外贮箱,其过程不仅复杂,而且耗资也较大(外贮箱不能重复使用),对航天飞机进行彻底的改造已势在必行。于是,一种被称作“真正的航天飞机”正在从设计室走向工厂。
“真正的航天飞机”将采用单“级”式,即它不再有外贮箱,因此,在其飞行过程中也就无需分离什么装置。在去除了这些外部装置之后,它将使用一种新研制的被称作“斯拉须”的高能油脂氢燃料。使用这种燃料以后,在获得同样推力的条件下,可使航天飞机起飞重量减少约30%,从而使航天飞机的质量大幅度提高。另外,它燃烧时所产生的高温,要求有能与之相适应的超级耐高温耐高压的轻型材料做发动机及相应的仪表。
设计中的这种“真正的航天飞机”,在摆脱了火箭助推器和外贮箱的累赘之后,其外形尺寸将与波音737客机差不多,而且它也不再采用垂直发射的方式,而会像普通的飞机那样从跑道上起飞,并可选择任意飞行角度,飞入空间轨道。