人类对太空的挑战与征服.doc

人类对太空的挑战与征服人类对于太空的向往，从远古的洪荒时代直到今日，从未间断过。不过当我们衣不蔽体的祖先们站立在星空下仰望时，也许最初能够感觉到的只是恐惧与神秘。当人类以其勇敢和智慧占据了整个地球以后，那种对太空世界来历久远而又难以遏止的感情就变成了一种强烈的冲动：要征服太空。于是最初的挑战开始了。究竟是人类的豪言壮语在挑战，还是太空的默默不语在挑战，这并不重要。重要的是在交战中成为名符其实的对手重要的是人类能够确实投身于挑战。人究竟能不能够进入太空呢?十九世纪六十年代，法国人朱尔斯维恩就在他的小说飞向月球中描写了他幻想中的太空情景：“人们身感无重力，两腿脱离了地板。他们用力直线行走，却似醉汉般步履蹒跚。”1903年，俄国人齐奥尔科夫斯基提出了他那有关空间旅行的著名理论。1957年8月，苏联成功发射了科洛列夫设计的第一枚州际弹道导弹。同年10月4日，苏联用该火箭发射了第一颗人造地球卫星“地球伴星1”(重83.6公斤)，揭开了空间时代的第一页。一个月后，“地球伴星2”带着一名叫莱卡的小狗上了天，经过几个月飞行，获得空间环境对生物影响的一些初步数据。1960年8月，“地球伴星5”带着两只小狗从轨道上回收。同年9月，又有两只小狗乘“地球伴星6”绕地球飞行约24小时，回收时因轨道不正确，小狗与回收舱同归于尽。在美国，1945年就有人提出人造卫星带着科学仪器飞向空间的设想。1954年6月，海军海洋研究局召开会议，提出用“朱诺1”(陆军“红石”弹道导弹的改进型)发射地球卫星。苏联第一颗人造卫星上天，美国政府极为震惊，国防部长麦克尔罗伊随即决定由布劳恩负责在九十天内发射美国第一颗人造地球卫星。任务下达后八十五天，1958年1月31日，布劳恩设计的“朱诺1”火箭把一颗只有8.2公斤重的卫星“探险者1”送入绕地椭圆轨道。卫星虽小，但衣阿华大学物理学家詹姆斯范艾伦博士研制的星载仪发现了绕地球的辐射带。到1959年9月18日，美国的“朱诺1”火箭接连发射了十一颗“先锋号”卫星，但仅有三次获得成功。1961年(在齐奥尔科夫斯基提出他的著名空间旅行理论五十八年之后)4月12日苏联空军少校加加林乘“东方1”飞船绕地飞行十八分钟并安全返回地面。从此人类进入空间的幻想变为现实。同年8月6日，“东方2”飞船载着空军少校蒂托夫绕地球十七圈，飞行二十五小时十八分钟返回地面。1962年8月11日“东方4”宇航员波波维奇以特技飞行从宇航员尼古拉耶夫驾驶的“东方3”飞船旁6.5公里处飞过，二人用照相机互拍了照片。1964年10月12日苏联发射载有三名宇航员的“上升1”飞船。次年3月18日，苏联宇航员列昂诺夫走出“上升2”飞航座舱，进行了人类第一次空间漫步。据后来西方观察家分析，苏联宇宙飞船的飞行均具有军事意义。宇航员采用焦距3.8米的卡塞林光学系统侦查照相机，可以拍摄地面汽车及人行道的照片，这是苏联用载人空间飞行进行照相侦察的开始。继发射人造卫星之后，苏联在载人宇宙飞船方面再次领先，美国也不甘示弱，急起直追。1961年5月5日，美国人阿兰彼谢泼德乘“水星3”进行亚轨道飞行，验证失重下手控飞船的能力。次年2月20日海军陆战队中校约翰格林乘“水星6”飞船第一次进行绕地轨道飞行。在这之前，两只猴子和一只名叫哈姆的黑猩猩曾先后乘水星飞船进行同样的飞行。同年6月3日17时，“双子星4”上的宇航员怀特走出座舱，成为第一个进行空间漫步的美国人。美国利用双子星系列飞船实现了轨道会合、机动、对接和舱外活动。通过初期载人空间飞行，证明人在失重空间里能很快适应，并进行工作；拍摄了地球照片、云图以及在地面上难以勘查的宏观地质照片。1969年7月16日，“阿波罗11”载着三名宇航员：指令长尼尔阿姆斯特朗、月球舱驾驶员埃德温奥尔德林、指令舱驾驶员迈克尔柯林斯在月球降落，阿姆斯特朗和奥尔德林登上月球，第一次在那里留下人类的足迹，实现了人类祖辈和空间先驱们月球旅行的幻想。他们在月球上插上星条旗，安置激光反射器、地震仪、磁强计、捕捉太阳风粒子的铝箔，还拍摄了月岩和周围景色，收集了22公斤土壤和岩石样品，逗留2小时31分后离开。后“阿波罗12、14、15、16、17”各载两名宇航员登月，月面活动时间依次延长，取样逐渐增多。他们在不同地点着陆，拍摄照片，观测地形，安放仪器等等。只有“阿波罗13”飞到月空后因服务舱内电源氧气容器爆炸而取消登月。美国为阿波罗登月计划付出240亿美元。动员了100万以上的科技工作者参加。1971年4月19日，又是苏联从拜科努尔发射场用“质子”号运载火箭率先将世界上第一个试验性航天站“礼炮”一号送入近圆地点为二百公里和222公里的空间轨道。从此，载人航天活动又进入了一个新高潮。因为航天站意味着在宇宙空间可建立适合多人长期生活和工作的基地，可以更为经济有效地开展载人航天活动。同年4月24日，“礼炮”一号还成功地与“联盟”十号宇宙飞船实现了对接飞行共5.5小时。两年后的1973年5月14日，美国也从肯尼迪航天中心用“土星”五号运载火箭将其试验性航天站“天空实验室”送入435公里高的近圆空间轨道。随后，在这年的5月25日、7月28日和11月16日，美国相继用“土星”IB运载火箭送“阿波罗”载人飞船进入太空，与“天空实验室”对接成功，先后有三批共九名宇航员上站工作和生活了28天、59天和84天，还出舱活动过40多小时。1979年7月11日，由于轨道空气阻力增加，“天空实验室”提前坠入大气层烧毁。1981年4月12日，又一项人类征服太空的最新成果首先在美国登台亮相。这天凌晨，美国肯尼迪航天中心附近集聚了近百万人，盛况空前。当地时间上午7时整,“哥伦比亚”号航天飞机载着两名宇航员点火起航，进入高度约280公里的近圆空间轨道，开始了有历史意义的首次试航。它在飞行54.5个半小时，绕地球36圈后，4月14日安全降落在美国加利福尼亚州的爱德华兹空军基地，成为世界上第一架实现太空飞行的航天飞机，揭开了航天技术的新一页。这种航天飞机集火箭、航天器和飞机技术特点于一身，既能像火箭那样垂直发射，又能像航天器那样远行于太空，也能像飞机那样再入大气层滑翔飞行和水平着陆并多次使用。由于它的这种特点，早期又被叫做火箭飞机，是一种新型的多功能航天飞行器。它的飞行高度在1851110公里的范围内，可载317人，最多可载10人。为美国政府设计了第一颗人造地球卫星和登月飞船的布劳恩，也是最先提出并着手实验火箭飞机(即后来的航天飞机)的人。他原是德国火箭专家，第二次世界大战期间在德国火箭生产中心佩内明德为德军生产V2火箭。1945年，美军率先占领佩内明德，以布劳恩为首的118名专家向美军投降。这些专家和100枚V2火箭被迅速运往美国新建的白沙试验场，并在那儿为美国装配、检验和发射大型探空火箭，同时培养技术人员。苏联则将佩内明德余下的6000名科技人员及工人、家属运到莫斯科郊区及塞利格湖的戈罗冬里亚岛上，为苏联服务。早在1927年7月5日，“德国空间旅行学会”成立时，年轻的会员布劳恩就对空间旅行抱有满腔热情和强烈的好奇心，开始探索火箭飞机的可能性。他在陆军军械部研制弹道导弹火箭发动机时，曾用火箭发动机试验了两架火箭飞机。他设计的这种带翼飞行器基本上具备了早期航天飞行的雏形。火箭助推滑翔越洋进入大气层的概念变化是1949年在美国加利福尼亚州工学院工作的钱学森提出的，它成为美国空军动力滑翔飞行计划的开端。这种动力滑翔飞机是一架长10.7米的三角翼飞机，用火箭送入轨道，用减速火箭做机动动力再入大气层并水平滑行降落。1958年，美国空军开始研究。火箭飞机X15是从B52轰炸机机翼下释放的第一个自由飞行体，它已具备航天飞机轨道器的特性。X系列火箭飞机的飞行对航天飞机的设计起了决定性的作用。六十年代初，随着航天活动的日趋活跃，各种航天器的发射日见频繁。鉴于一次性使用的运载火箭和卫星费用昂贵，美国宇航局空间小组开始提出研制一种多次使用的载人航天飞行运输系统。1969年4月，美国国家航天局设立了“航天飞机技术委员会”，正式开始了对航天飞机的论证和预研工作。1972年1月，尼克松政府正式批准了航天飞机工程，最后确定了航天飞机方案整个飞行器由可回收重复使用的固体火箭助推器、不回收的外贮箱和可多次使用的轨道器组成。从此，开始了航天飞机的全面工程研制阶段。共研制五架：“创业”号只做再进入大气和进场试验，其余四架“哥伦比亚”、“挑战者”、“发现者”和“阿特兰蒂斯”编成一个多次使用的宇宙飞船队，将使用一百次以上，发射费用可从1000美元/磅降到20美元/磅。1977年3月12日，专供地面附近实验用的“创业”号轨道器制成，并开始在爱德华兹空军基地由波音747母机驮着进行滑行、载人与不载人系留飞行和载人自由飞行等试验。至八十年代初，历经十年艰辛，航天飞机才终于发育成熟。航天飞机起飞推力达3000万牛顿，两分钟升高约50公里，大部分推力来自两枚固体火箭助推器，燃烧后助推器分离，降落伞打开，溅落大西洋洋面予以回收，可再次使用。轨道器尾部的三台主发动机继续推着轨道器进入空间，由大型外燃料箱供燃。八分钟后燃料箱弹出，再入大气层时烧毁(只有这一部分不回收)。最后推进轨道器的是两台小型独立的轨道机动发动机。在轨道上，货运舱的“蛤壳”门找开(舱内一次能装四颗卫星)，宇航员遥控机械臂进行发射和回收卫星的工作。返回时，轨道器向后转向。转道机动发动机工作两分半钟减慢飞速，开始再入大气层过程。航天飞机的锥部有飞行甲板和宇航员住室，中间是货运舱，可装载荷。美国航天飞机前四次飞行系试飞，验证设计水平，试用了加拿大造的遥控机械臂；做了昆虫、植物短期失重环境的生长试验，用雷达波探测到地下二十五米深处的矿物。1982年11月11日11月16日的第五次飞行是航天飞机实用飞行的开始，成功地发射了一颗美国“商业卫星C”和一颗加拿大通讯卫星“兄弟C1”。到1986年1月12止，在近五年内共有约一百名航天员分批进行了二十四次航天飞机太空飞行，均获成功；共发放人造卫星三十颗、回收卫星三颗、空间修理卫星二颗，携带航天站一个；完成了数百项有关生物学、医学、天文学、空间材料加工和航天技术等试验。其中，1984年2月3日，乘“挑战者”号升入空间轨道的两名航天员，进行了世界上首次不系安全绳的太空自由行走。苏联也在试飞自己的航天飞机。并在1982年6月3日，以“宇宙374”为代号第一次试飞，由苏联海军在印度洋上回收。此外法国、英国、日本等国也从七十年代开始对航天飞机方案进行探索性研究，且都取得了不同程度的进展。值得一提的是宇航员的行列中也不乏女性。世界上第一名女宇航员是苏联的捷列什科娃。1963年6月16日19日她(二十六岁)单独乘“上升6”飞船绕地球飞行48圈，历时70小时50分钟。但由于条件不够完善，还不适宜女宇航员上天飞行，因而中止了近20年。1982年8月，苏联恢复女宇航