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为发现号冲喜 美新一代载人航天器呼之欲出http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2005-08-14
乘员探索飞行器安装在航天飞机的固体燃料助推火箭上 新浪科技讯 “发现”号航天飞机的太空之旅一波三折,但航天飞机不太可能在美国宇航局确定的退役期限(2010年)之前退出航天舞台。在未来五年时间里,如果不出意外,航天飞机仍将是美国探索太空的主角,但一个不争的事实是,这匹“老马”步履唯艰,退役可期,新一代太空飞行器呼之欲出。 为“发现”号冲冲喜 在“哥伦比亚”号航天飞机失事两年半之后,“发现”号在人们期待的目光下重返太空,可是这次太空之旅仍有暴露出许多漏洞,加快研制新一代航天飞行器的呼声日高。事实上,美国宇航局在这个问题上的态度是明确的,但在载人航天技术究竟应该向哪个方向走的问题上一直犹豫不决。就在“发现”号即将返回地球之前,美国宇航局揭开了下一代太空飞行器的神秘面纱。 美国宇航局官员和一些专家证实,在下一代太空飞行器的研制问题上,宇航局已经决定,放弃过时的航天飞机总设计原则,实现人货分离,航天飞机将永远成为一个历史名词。“发现”号航天飞机这次重返太空,承载着太多的使命,为确保这次发射万无一失,“发现”号进行了一些重大改进。尽管如此,回顾美国航天计划的历史就不难发现,航天飞机的技术并不是很成熟,自它诞生的那天便染上了很多毛病,在随后的岁月里,虽然航天飞机仍在不断改进,但于事无补,继“挑战者”号爆炸之后,“哥伦比亚”号又惨遭劫难。“发现”号重返太空,只是美国宇航局为了解建设国际空间站这一燃眉之急,并不说明宇航局仍对航天飞机信心十足。 所以,宇航局的官员和专家们透露新的太空飞行器将不再使用航天飞机的设计原则决非偶然。美国宇航局早在两年半之前,也就是“哥伦比亚”号刚刚失事后,就有这样的设想了,之所以选择这个时候公布设计方案,宇航局有自己的打算:当时,宇航局已经决定派“发现”宇航员计划在8月3日的太空行走期间,修复航天飞机腹部两块突起的缝隙填充物,这两块填充物对航天飞机返回地球具有潜在的危险。当时人们的注意力都放在人航天飞机上,公布下一代飞行器的设计方案,就可以将一些注意力引开,将航天飞机飞行任务的影响降至最低。所以,宇航局宣布新方案,有为一波三折的“发现”号冲冲喜的味道。 新型飞行器实现人货分离 下一代太空飞行器的正式名称是“乘员探索飞行器(The Crew Exploration Vehicle ),简称CEV”,按计划将于2010年前后,也就是航天飞机全部退役之后开始投入使用。“乘员探索飞行器”的任务主要是将航天员送到月球和火星,它不是一个航天器,而是一组航天器,基本功能是将航天员送上地球轨道并安全返回,但又能在不同环境下完成不同任务。 按照新的设计理念,下一代太空飞行器将重新组合航天飞机的各个部分,使之成为一个更加安全、更加有力的太空运载工具。根据新的设计设想,未来的太空飞行器遵循人货分离的基本原则,将分别把人员和货物送入轨道,而不是像现在的航天飞机一样,人与货物一起进入太空。 新飞行器主要创新在于外形的重大改变。它不再像一架巨型飞机,而极像俄罗斯火箭,其燃料箱不会再放在机侧,而会设置在乘员舱下面,让乘员和尽可能地远离发动机点火和绝热材料脱落可能造成的危险。1986年“挑战者”号航天飞机和2003年“哥伦比亚”号航天飞机的爆炸事故的教训太深刻,美国宇航局的专家们显然不想重蹈覆辙。 乘员舱的顶端还有一个小型火箭,以防在发射平台上发生灾难。小火箭将扮演007影片中弹射座椅的角色,一旦发射平台或助推器在点火后发生故障,小火箭就会点火,将乘员舱推出一段距离,乘员舱的降落伞打开,然后安全地落回地面。 航天飞机技术将充分利用 事实上,航天飞机的许多技术还是相当成熟的,完全可以挪用到下一代太空飞行器的制造上,这也是最明智、最经济的办法。从理论上讲,这样做可以加快研制进度,降低费用。 美国宇航局也正是这样考虑的,也就是充分利用现有的航天资源。未来太空飞行器仍将使用现有的航天飞机的主发动机、固体燃料助推器和外燃料箱,仍将与现有的成千上万家为航天飞机项目提供服务的合同商和技术公司。包括美国宇航局局长格里芬也承认,没有任何理由浪费航天资源。他表示:“航天飞机项目的很多东西可以让我们比白手开始设计制造新的飞行器节省大量的资金。” 格里芬着重强调了下一代太空飞行器的安全性。他对记者们说,新一代火箭将把有效载荷放到最项端,从而避免两年前导致“哥伦比亚”号航天飞机爆炸并对“发现”号航天飞机造成威胁的危险。这两架航天飞机发射后不久,都出现了绝缘泡沫材料从外燃料箱上脱落的情况。格里芬说:“只要我们把机组人员和贵重的货物放到燃料箱上方,我们就不用担心它们会脱落下来什么了,即使他们一直在掉渣,也不用怕。” 尚未问世便众说纷纭 这个方案还要得到美国国会的批准,而且仍有许多问题有待进一步研究。华盛顿军事与航空课题研究组织“全球安全”负责人约翰.派克表示,他对宇航局的新计划并不抱乐观态度:宇航局如何能够使用现有的本来就很紧张的预算,一方面继续支付航天飞机数十亿美元的花费,一方面还要研制新一代火箭和太空舱。 亚历克斯.罗兰曾是美国航天历史学家,目前在迪克大学执教,经常对美国的航天计划提出批评意见,他说,宇航局的新计划具有“遇到重大问题后,临时抱佛脚的意味。”但支持新计划的人说,新计划可以让宇航员迅速展开月球和火星等太空探索活动,而且能够更迅速地完成任务,而不是象航天飞机那样围着地球无休止地转。 斯科特.霍罗威茨是一位航天工程师,以前曾是宇航员,他参与制定了这项新太空飞行器计划。霍罗威茨的解释是:“航天飞机不是跛脚货,它非常先进。我在航天飞机中飞行过4次,我了解它,这是一个迷人的工程奇迹。当然,这并不是说,不可能再有比它更好的太空飞行器了。” 美太空计划全靠它实现 据美国宇航局透露的情况,新的飞行器将会完全避免泡沫材料脱落造成的危险,而且拥有其它优势。较大的飞行器用来运载沉重的货物而不是人,这种飞行器将有350英尺高,可与将宇航员送到月球上的“土星”5型运载火箭相提并论,可以将125公吨重的货物送入低地球轨道。小一点的飞行器将用来载人,加上火箭和油箱才只有184英尺高。虽然它比载货的飞行器个头小得多,但航天飞机与它相比仍然是矮子。 目标是空间站的CEV太空舱可以乘坐3名宇航员和有限的货物,而执行登月任务的CEV太空舱可以乘坐4名宇航员,执行登陆火星任务的CEV太空舱最多可以乘坐6人。按照布什政府的太空计划,现有的三架航天飞机将于2010年退役,但美国将依靠新的太空飞行器重返月球,甚至登陆火星。据悉,到2018年前,美国宇航局计划向月球派出由4名宇航员建筑师组成的考察队伍,在月球上建设常驻考察站,保障乘员生活和工作的必要条件,这一基地可能会建在月球南极地区。 根据美国宇航局的计划,届时将首先进行月球登陆活动,分三个阶段。第一阶段,航天员乘坐的航天舱将单独发射,提前进入预定轨道;第二阶段名为“地球出发阶段”,带有着陆舱的航天飞机在轨道上与乘员舱对接,然后飞向月球;第三阶段,返回地面。如果一切顺利,将在成功登陆月球后,开始向火星进军,6名宇航员进行为期500天的星际航行。 据内幕人士透露,研究新的乘员运载火箭,宇航局需要花费50亿美元,包括在固体燃料助推器的基础上研制的乘员飞行器、新研制的飞行器系统的上段以及所有必需的发射设施的费用。CEV项目还得花费50亿美元,主要用于研制向空间站和把宇航员送入月球轨道的相关设备。如果将美国下一代太空飞行器的花费全部加在一起,那更是一个天文数字。包托洛克希德-马丁公司在内的几家大型军工、航天企业已经公开了设计图,美国宇航局最早会在明年初确定中标者。(杨孝文)
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