征服未来:向太空的长征-第5部分

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先驱者10号
美国的先驱者号是世界上第一个行星和行星际探测器。1972年向木星发射的先驱者10号是第一个到达木星、木星卫星、土星附近的探测器。之后先驱者10号携带访问地外文明的镀金铝牌飞过冥王星，于1983年飞离太阳系，进入恒星际空间，成为第一个飞出太阳系的探测器。1997年，先驱者10号已远离地球90亿km，它发出的无线电信号要经过9h才能到达地球站。先驱者10号原设计寿命为22个月，但它已在太阳系深空中足足工作了25年，探测器上的11台同位素核能电池只剩下1台在坚持工作。由于传回地面的信号太弱，因此美国航空航天局（NASA）终于忍痛与它中断联系。
1973年发射的先驱者11号在飞过木星后，重点探测了土星，并拍摄了第一张土星照片，探测到F、G两个新土星环。最后先驱者11号也携带着地球的“名片”飞出了太阳系。
地球的名片
（2）旅行者号行星和行星际探测器
美国1977年8月和9月分别发射了行星和行星际探测器旅行者1号和旅行者2号，主要目的是详细观测木星、木星卫星、土星、土星卫星及土星环。旅行者1号于1979年3月先期飞近木星，旅行者2号于7月到达，拍摄了木星大红斑照片，并发现木卫1有活火山喷发、木卫2（欧罗巴）上面完全由一层冰覆盖。旅行者号探测器接着又飞近土星观察了土星环，1986年飞抵天王星附近，1989年飞抵海王星附近。截至1998年底，旅行者2号已飞离地球86亿km，旅行者1号已飞离地球110亿km，它们是迄今为止离地球最远的在用航天器。目前旅行者号仍在高速飞行，正在向太阳系边缘前进。它们都携带一张铜质镀金声像盘，用于与地外文明相联系。
（3）其他星球水资源探测活动
自阿波罗登月计划后，自20世纪70年代中到90年代初，人类的探月活动处于低潮。1994年美国发射的克莱门汀号探测器发现月球南极一个深坑中的不见阳光的角落可能有冰。接着在1998年又发射了月球探测者进行水资源探测，也认为在月球南北两极陨石坑底部存在着水，这些水与月球尘土混杂在一起。月球探测者完成探测任务后，利用剩下的少量推进剂向可能有水的坑沿俯冲撞击，按计划中的设想，如果陨石坑里有水，从地球和哈勃空间望远镜就能观察到氢离子和氢氧根离子。遗憾的是地面观测点未能观测到任何水的迹象，所以到现在为止月球上到底有没有水尚是一个未解之谜。
月球探测者
为发现火星上的水资源，迄今为止美国、前苏联已发射了近30个火星探测器。1996年美国发射的火星探路者在火星上放出一个叫漫游者的小机器人，它边移动边观察周围景物，并对岩石做频谱分析。漫游者所拍摄的照片显示，火星在远古时代的确发生过特大洪水。
火星上的水资源
在2002年火星探测器奥德赛号又发现火星表层下1m深处有混在土中的冰。其范围从火星南极绵延到南半球60　（，预估水量可装满两个密歇根湖。另外有人还认为这些水只是冰山的一角。
奥德赛号　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　载人飞船
　迄今为止，苏联/俄罗斯、美国先后研制了8个系列的载人飞船。它们是东方号、上升号、联盟号、联盟T、联盟TM、水星号、双子星座号和阿波罗号。
（1）东方号系列飞船
东方号是苏联最早的载人飞船系列，进入太空的第一人加加林就是于1961年4月12日乘东方号飞船环地球飞行一周的。从1961年4月到1963年6月东方号飞船共发射6艘。
（2）上升号系列飞船
上升号
上升号载人飞船是以东方号飞船为基础改进而成的。宇航员列昂诺夫乘上升号出舱进行了人类首次太空行走，历时10分钟。
（3）联盟号系列飞船
联盟号
联盟号是苏联/俄罗斯使用时间最长的载人飞船系列。它分为联盟号、联盟T、联盟TM三个发展阶段。联盟号能载3名宇航员，具有轨道机动、交会和对接能力，可为空间站接送宇航员，又能在对接后与空间站一起飞行，是苏联/俄罗斯载人航天计划中重要的天地往返运输系统。
（4）水星号系列飞船
水星号
水星号是美国第一个载人飞船系列，主要目的是试验飞船各系统及失重对人体的影响。从1961年到1963年水星号系列载人飞船共发射了6艘。1961年5月第一艘水星号飞船进行了载人亚轨道飞行，开始了美国的载人航天历程。1962年2月，第3艘水星号进行了首次载人轨道飞行，美宇航员约翰·格伦成为继加加林之后第二个进入太空的人。
（5）双子星座载人飞船
双子星座
双子星座是美国第2个载人飞船系列，它的主要目的是在轨道上进行机动飞行、交会、对接以及实现宇航员舱外活动，为阿波罗飞船登月做技术准备。从1964年到1966年共发射了12艘双子星座载人飞船。在1965年6月发射的双子星座…4号飞船上，怀特出舱21分钟，成为完成美国首次太空行走的宇航员。
（6）阿波罗载人飞船
阿波罗
阿波罗飞船首次实现了人类登上月球的梦想，其目的是把人送上月球，实现人对月球的实地考察，并为载人行星探险做技术准备。阿波罗飞船由指挥舱、服务舱和登月舱3部分组成。
1968年10月，第一艘载人的阿波罗…7号飞船发射升空。在此之前，阿波罗计划中只做了不载人的飞行试验。从阿波罗…7号到阿波罗…18号，美国发射了12艘阿波罗载人飞船。其中1969年7月16日发射的阿波罗…11号于7月20日实现了人类历史的首次登月，1971年7月26日发射的阿波罗…15号飞船首次把一辆月球车送上月球。在整个阿波罗计划中，共有6次登月成功，12名宇航员登上月球。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　空间站
　到目前为止，在太空建成的空间站共有10个，包括美国的1个试验性空间站（天空实验室）、苏联（俄罗斯）的1个和平号空间站、7个礼炮号空间站和1个国际空间站。天空实验室于1973年进入太空，在太空运行6年，1979年进入大气层烧毁。苏联从1971年到1983年连续将7个礼炮号空间站送上天。和平号空间站自1986年开始运行，服役时间达15年。礼炮号与和平号都是采用联盟号载人飞船和进步号无人载货飞船作为天地往返运载工具。从1998年开始，由美国、俄罗斯、欧空局等16个国家开始联合建设国际空间站，预计到2005年之后才能完全建成。　
（1）和平号空间站　
和平号空间站　
和平号空间站　
最著名的也是功勋卓著的空间站当属苏联的和平号。它是由核心舱和5个专业舱段组成，总重达135t，长达87m，是当时世界上重量最大、载人最多、寿命最长、技术最先进、在轨工作时间最长的空间站，也是世界上第一座采用多舱段组合方式的空间站。从1986年第一个舱段进入轨道后到2001年的15年中，它绕地球飞行了近8万圈，行程亿km，先后102次与联盟TM号、进步号和美国航天飞机等运载工具对接过，接待过12个国家的135名宇航员。在和平号上俄罗斯宇航员波利亚科夫创造了连续在太空逗留438天的世界纪录，美国女宇航员露西德也创造了连续逗留188天的女子世界纪录。宇航员们在和平号上开展了天文观测、空间生命科学、空间加工工艺、新材料和生物产品的制备等多个领域的进行了16500次科学实验和研究。　
和平号空间站对接　
和平号的原设计寿命为5年，但它在太空运行了15年，超期服务了10年，于2001年3月23日在人工控制下葬身南太平洋。全世界的航天界人士都为之惋惜，人们将会记住它为载人航天事业所作出的巨大贡献。　
（2）国际空间站　
国际空间站　
美国在阿波罗计划之后就把力量转向航天飞机，没有再搞空间站了。后来美国发现在空间站方面落后于俄罗斯，于是想研制一个比和平号更大的自由号空间站。但由于耗资太大，一个国家难以支持，于是与俄罗斯、欧空局、加拿大、日本等联合起来共建一个国际空间站。它是当前最大的国际空间合作项目。　
国际空间站由一个大型桁架和多个舱段组成。建成后的国际空间站将包括6～7个主要舱段（功能货舱、服务舱、实验舱、居住舱等）、2～3个节点舱以及结构系统、供电系统、服务系统和运输系统等，其部件将由俄罗斯的联盟TM和美国的航天飞机分45次送入轨道，宇航员要进行1800小时共计144次出舱太空行走才能把这些材料组装完成。国际空间站总重达430t，桁架长88m，太阳能电池帆板展开后有两个足球场大，电源功率110kW，可乘6名宇航员（现已减为3名）。各舱段的容积加起来有两架波音747飞机那样大。　
国际空间站将开展蛋白质晶体、生命科学、材料科学、试验与加工、太空环境、天文和地球观测等研究，还将成为新型能源、航天运输技术、自动化技术和下一代传感器技术的测　
试基地。　
1998年11月20日，俄罗斯负责研制的第一个组件曙光号功能货舱被送上天，标志着国际空间站正式开始建设，随着美国的团结号节点舱和俄罗斯的星辰号服务舱相继送入太空，国际空间站正在紧锣密鼓地建设中，相信它的建成将为人类进入太空开创又一个新阶段。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　航天飞机
　航天飞机是世界上唯一的可部分重复使用的航天运载器。20世纪70、80年代，美国、苏联、法国和日本等国相继开始研制航天飞机，但由于技术和资金等原因，到目前只有美国研制的航天飞机投入了使用。航天飞机用途广泛，可进行空间交会、对接、停靠、空间科学实验、发射回收或检修卫星。它曾在空间捕获一颗未能进入同步轨道的国际通信卫星6号，进行修理后，又把它送入同步轨道。它还对哈勃空间望远镜（其发射也是由航天飞机完成的）进行了3次空间修理。航天飞机通常可乘7人，飞行时间一般在2周以下，最长可达28天。
目前航天飞机的主要任务是向国际空间站运送宇航员和各种建设用部件和补养。美国原设想使用可多次重复使用的航天飞机可以节约发射费用，但结果全然不同。每架航天飞机的研制费非常高，最新的奋进号研制费达20亿美元，而且航天飞机每次的发射费用高达1亿多美元。因此至今美国只建造了6架航天飞机，其中企业号为样机，另外有5架工作机，分别是哥伦比亚号、挑战者号、发现号、阿特兰蒂斯号和奋进号。航天飞机的可靠性还是非常高的，自1986年1月挑战者号发射失败后一直到2002年4月为止，已成功飞行过110次。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　我国的载人航天活动
　载人航天工程是我国航天史上最大、最复杂的系统工程。1999年11月20～21日我国神舟一号试验无人飞船首次试验飞行取得圆满成功，这标志着我国在载人航天领域迈出了可喜的第一步。神舟二号和神舟三号（图62）分别于2001年1月10日和2002年4月1日发射成功后，现在正准备发射神舟四号，我国进行载人航天飞行的日子不会很远了。
神州号
载人航天器与不载人航天器的最大区别是载人航天器必须设置环境控制和生命保障系统，以保证宇航员在发射入轨、在轨运行和返回着陆时能正常工作和生活。载人航天器由7个独立系统组成。
（1）宇航员系统
这是一个以宇航员为中心的医学与工程相结合的复杂系统。它负责宇航员的选拔和培训；在空间对宇航员进行医学监测和保障；负责航天服和生命保障系统的研制。
（2）飞船应用系统
进行对地观测，开展微重力条件下的科学实验，以及空间生命科学和空间天文学实验。
（3）载人飞船系统
载人飞船是载人航天工程的核心系统，由轨道舱、返回舱、推进舱及两对太阳能电池帆板组成。轨道舱是宇航员在轨飞行期间的工作和生活舱段，在飞行试验结束后留在天上，继续运行，并可作为将来做交会对接试验的空间对接目标。推进舱内有许多大大小小的火箭发动机，用来进行姿控、变轨、制动，在返回时扔掉后会在大气层内烧毁。唯一可返回地面的是返回舱，3名宇航员在上升段和返回段都坐在返回舱里面。返回采用升力控制方案及降落伞回收方案。
（4）长征二号F运载火箭系统
长征二号F运载火箭是在长征二号E的基础上研制的，在可靠性方面进行了大量改进，同时为保证宇航员的安全，增设了故障检测系统和逃逸救生系统。
（5）发射场
采用了垂直总装、垂直测试，箭、船整体垂直运输至发射塔架和远距离测试发射技术。
（6）测控通信系统
采用了全新的S波段统一系统。为提高全球覆盖率派出4艘测量船分布在太平洋、印度洋和大西洋，构建成陆海全球测控通信网。
（7）着陆场
有落区跟踪雷达、预测落点和S波段测控设备和回收队、人员和装备。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第一步：准备就绪
　航天飞行按以下程序进行：
飞船和运载火箭在技术厂房按垂直组装和垂直测试的一系列程序完成技术准备工作后，整体垂直运输到脐带塔，并进行最后的功能检查。一切准备就绪后，火箭一级发动机及4个助推器同时点火。火箭升空，开始程序转弯，火箭继续飞行，抛逃逸塔，助推器分离，火箭一级二级分离，整流罩分离。二级发动机关机，随后船箭分离，飞船入轨。入轨后，飞船捕获地球，建立轨道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向。飞船入轨一段时间后，地面测控系统提供初始轨道数据，并通过测控站和测控船对飞船注目，飞船按预定轨道环绕地球飞行，飞行一周约90分种。当飞船进入海陆测控区时，飞船上的设备开机工作，发射遥测信息，接收遥控信息。在海陆测控区外，短波通信机工作。飞船在环绕地球飞行规定的圈数和完成科学试验任务后返回，在返回前由地面站和测量船发出调姿指令。轨道舱与返回舱分离，建立返回制动姿态。飞船制动进入返回轨道，返回舱降低至140公里的高度时，推进舱与返回舱分离，在降至100公里时，返回舱进入再入姿态调整，约80公里时，返回舱再入稠密大气层，进入黑障区后，通信中断，约40公里高度时，出黑障区，通信恢复。在返回舱再入大气层后，着陆场地面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返回轨道，预报返回舱着陆点。在约10公里高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和辅助引导伞，拉出减速伞，减速伞分离，拉出主伞，主伞张开，抛返回舱防热大底，返回舱从斜吊挂状态改为垂直吊挂，当下降到离地面约1米左右高度时，着陆缓冲发动机工作，返回舱着陆。随后，截断主伞，抛天线罩，弹出回收信标天线，发射信标。空中搜索直升机和地面搜索车辆发现目标后迅速赶往着落地点回收返回舱。至此，这次神州号的飞行任务就结束了。
一。飞船和运载火箭在技术厂房按垂直组装和垂直测试的一系列程序完成技术准备工作后，整体垂直运输到脐带塔，并进行最后的功能检查。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第二步：火箭发射
　一切准备就绪后，火箭一级发动机及4个助推器同时点火。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第三步：程序转弯
　火箭升空，开始程序转弯。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第四步：抛逃逸塔
　火箭继续飞行，抛掉逃逸塔。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第五步：抛助推器
　助推器分离。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第六步：整流罩分离
　火箭一级二级分离，整流罩分离。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第七步：船箭分离
　二级发动机关机，随后船箭分离。