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雄心勃勃_航天故事

2019-12-27 航天故事

雄心勃勃_航天故事
 
建立永久性太空站是一个很庞大的计划,用美国航空和航天局官员的话来说,是 60 年代执行“阿波罗”计划以来最大的一项航天计划,所以各方面的力量正在被动员起来,成千上万个技术难题将由科学家和工程师们去攻  
克。
 
1985 年 4 月,美国航空和航天局就拟议中的永久太空站再次与宇航工业界进行合作,确定方案和从事初步设计工作。波音公司和马丁·玛丽埃塔公司负责设计、研制加压舱。通用电气公司和美国无线电公司设计自动控制维修平台。
 
汤普森—拉莫—伍德里奇公司,和罗克韦尔国际公司的一家子公司,将负责设计发电和电力储存系统。由于轨道上的太空站不象地球有大气层保护,会因强烈的太阳光照射而产生很高的气温,所以这两家公司还要研制一套散热系统。
 
关于太空站的电源,计划是建一个面积 2000 平方米的太阳能电池翼,供应 75 千瓦电力。航空和航天局并已设计出一种镓砷化物太阳能电池,功率可比以前使用的硅光电池大一倍,能满足太空站 65 至 100 千瓦的电力需求。
 
早在 1983 年,国家航空和航天局就和能源部、国防高等研究计划局签订了一项联合研制太空核电站的协议,这个太空核反应堆有三个基本设计方案,一个是热电转换锂冷却快速反应堆;一个是热离子反应堆系统;另一个是研制装有斯特林发动机的锂冷却快速粒子反应堆。消息透露,将在 1991 年建成一个 100 千瓦的小型太空核电站,可供永久性航天站电力,也可在“星球大战”计划中为轨道上的激光发生器或粒子束发生器提供充足的能量,以击落敌方的洲际弹道导弹。
 
此外,一种新的产生电力的方法也在设计研究之中。它是利用抛物镜面聚焦产生蒸汽来发电的太阳能蒸汽发电系统。最终永久性太空站上将使用哪一种方法来获得电力,也许将视各项研究的进度、成果产生的利弊而定。
 
太空站的基本骨架——桁架构件,由约翰逊宇航中心负责提出要求,由设在圣路易的麦克唐奈·道格拉斯公司具体设计制造。在这方面,美国已有相当经验。
 
通讯设施是永久太空站的一个主要项目。太空站上的宇航员要同派出去的人员联络,要和飞来的人通话,还要和地面、月面、轨道上的通信卫星联系,所以必须有许多大大小小的天线,保证十分复杂的线路始终畅通。太空站的通讯和跟踪系统由美国无线电公司负责。此外,霍尼韦尔公司将提供稳定和自动化控制系统,国际商用机器公司将提供计算机和飞行日期系统。
 
随着空间站计划的提出,美国航空和航天局已设计了一个“太空温室”运行系统。它可以部分地向生活在太空站的工作人员提供植物。
 
据有关人员介绍,这种“太空温室”不仅可以节约许多费用,还能丰富空间轨道站上工作人员的餐桌。
 
为了加强计划管理工作,有助于太空站计划的实施和缩减经费。美国航空和航天局局长詹姆斯·弗莱彻于 1986 年月 30 日宣布,任命克利夫兰航天局刘易斯研究中心主任安德鲁·斯托潘为太空站计划办事处负责人,这个办事处将在太空站计划负责人、航空和航天局副局长约翰·霍奇的直接领导下,管理整个永久太空站计划的系统工程工作。在这之前,太空站计划的指挥工作是集中在休斯敦约翰逊宇航中心的,现在这个中心将继续在这项计划中发挥重要作用。
 
在着手永久性太空站计划的同时,美国航空和航天局还在考虑下一步的活动。即在月球上设立一个永久性基地的计划。这个计划不仅是为了开采月球上的富氧岩石和其他资源,而且是为了建立一个“前哨站”,以便进一步  
探索和扩大人类在太阳系的活动,特别是在火星和邻近地球的小行星上的活动。
 
这项计划表明美国要重新回到月球上去,月球的开发已提到议事日程上来了。科学家们的一致意见是:航空和航天局应当在月面建立一个有人管理的永久基地,把它作为开发月球,向月球移民,以及在 21 世纪开发和认识宇宙深处的前哨基地。国家航空和航天局负责人表示,美国大约到 2010 年,将在月球建立第一个居民区,以后逐步扩展,全面开展商业利用活动。
 
为此,美国的科学家和工程师们为人类进军月球作了初步的设计工作。在月球的靠近极角处的陨石坑或火山口里,可能会有积冰,这些积冰融化后便可解决月球居民的用水问题。月球表面的富氧岩石,可能提供人类呼吸所需要的氧气。
 
要在月球上建立居民点,当然要解决住房问题。目前,美国研究月面建筑材料已取得初步成果。最初,航空和航天局曾考虑用铅、玻璃、陶瓷、组合材料等作为月球建材,并为此进行了长期研究。1981 年,结构学家林铜柱提出用月球岩土来制造月球混凝土,作为月球基地建筑材料的意见。它的最大优点是就地取材。估计月面基地需要 1.2 万吨混凝土,其绝大部分原料可以取自月球,地球只要供应 54 吨氢气即成,这就为航空和航天局节省了千百万美元。此外,它还具有强度高、耐高温、抗高放射线、抗磨损、耐真空等特性。
 
林铜柱的设想得到航空和航天局的重视。1984 年底,航空和航天局月球物质管理处拨出微量月球土供他研究,试验结果令人满意。1986 年 3 月,航空和航天局再次给他 40 克灰褐色的、比盐粒略大的月球土供进一步试验用。林铜柱在芝加哥建筑技术实验室用它和矾土、水泥粉和水搀和在一起,形成胶泥状的湿粘土;过 24 小时后它硬化成混凝土块;再用 6 天的时间进行硬度处理,最后制成了一个 1 立方英寸的正方体混凝土块,和口香糖大小的混凝土薄片。经过抗拉和抗压强度试验,它比地球上高强度的混凝土的强度还要高 5%。
 
为实施月球计划,美国的一些公司也进行了研制工作。据说洛克希德公司已成功地研制成了一种新式自动装配系统,只要两天时间,就能在太空装成一个面积有 3 个足球场般大的太空平台。
 
1986 年 6 月 15 日美国《芝加哥论坛报》刊发一篇报道, 161 指出在月球上开采氦的一种稀有同位素氦—3,会带来很大经济利益。“阿波罗”宇宙飞船登月时,科学家已发现月球上有大量的氦—3,而这是地球上所没有的。当时并不知道它有什么价值。经过约 15 年的不懈努力,美国科学家现在提出了一个新理论,用氦—3 作为核聚变的原料,可以建成最最安全的核电厂。在地球上,氢原料的聚变将比裂变发电厂安全 1000 倍,而使用氦— 3 聚变,则更安全。此外,这种能源产生的能量也更大。威斯康星大学的核工程师们肯定,如果用航天飞机那么大的一艘飞船,可以从月球运回 20 吨液化氦—3,用以发电,所产生的电力足够令美国使用一年。
 
按照美国航空和航天局的设想,人类在月球扎根大致分两步,第一步在 2007 年建立月球基地,第二步建立太空城。
 
月球基地的蓝图是:占地 8361.5 平方米的圆形三层建筑,直径 64 米。每层高 4.57 米。屋顶由混凝土制造,上面覆盖 76 至 254 毫米厚的月球土。墙壁分内外两层,外墙厚 152 毫米,内墙厚 254 毫米,两层墙的中间夹 76  
毫米厚的月球土。这样的建筑物要求能防宇宙射线、太阳风、陨石撞击、大气外泄等等。此外,这个建筑物的中央还建有一个圆形的“临时庇护所”,一旦建筑物受损或有什么变故,人可以入内暂时避难。
 
对如何建立月球基地,美国已有一个初步计划。它将以永久性太空站为基地,用航天飞机进行 12 次登月飞行,完成建站过程。