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第六章 人类的探索（第3页）

“长征五号”运载火箭即将进入初样研制阶段，这是对中国航天未来三十至五十年发展具有重要意义和深远影响的一大项目，旨在面对国际商业卫星发射市场和国内未来卫星发射、深空探测的更高需求，其研制成功后，中国进入空间的能力将得到大幅度提升。“长征五号”总体设计由中国运载火箭技术研究院第一设计部负责，生产基地已在天津开建，目标是二○一四年实现首次航天飞行，长征五号将主要运载嫦娥卫星直接进入月球。

穿梭时空的航天飞机

在太空航行的早期，人类每发射一次宇宙飞船，就要扔掉一枚价格不菲的火箭，成本实在是昂贵；而且载人飞船没有翅膀，不能像飞机一样安全着陆。在飞船返回大气层后，着陆的地点往往与事先计划相差甚远。于是，人们开始设想，能不能发明一种既能飞向太空，又能返回地面，可以重复使用的飞船呢?

为此，从1972年起美国开始研制可部分重复使用、水平着陆的载人航天运输器——航天飞机。它应该是集航空、火箭和空间技术于一身的产物。航天飞机是由两枚固体燃料助推火箭、推进剂贮箱和轨道器三大部分组成。当航天飞机矗立在发射台上时，固体助推火箭和推进剂贮箱三足鼎立，贮箱在中间，固体助推火箭分列两侧，而轨道器好似叮在枝头的一只硕大无朋的飞蛾，随时可能振翅高飞。人们通常所说的航天飞机其实指的是轨道器。当航天飞机起飞时，固体助推火箭和轨道器的火箭发动机同时点燃，带着推进剂贮箱一起升空。助推火箭燃料耗尽后，就脱落下来，张开降落伞落下，回收后装填燃料，下次还可以再使用。而贮箱继续提供燃料，在完成使命后，就被脱落抛弃了。这时轨道器继续加速，进入太空，完成任务后，返回地面，在低空滑翔，水平着陆。

1981年4月12日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号，在一片欢呼声中徐徐上升，进入太空，在轨道上遨游了54小时后，安全返回地面。至1991年止，有5架航天飞机曾在太空遨游，其中美国有4架，前苏联有1架。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑。航天飞机往返于地球表面和近地轨道之间。运送有效载荷（如卫星、物品等）的飞行器，可以重复使用。

航天飞机设计成用火箭推进的飞机，它发射时像火箭那样垂直起飞，返回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆。航天飞机集中了许多现代科学技术成果，是火箭、航天器和航空技术的综合产物。它的特点是可以多次使用（火箭都是一次使用的），发射成本较低，用途广泛。

美国“哥伦比亚”号航天飞机由一个轨道器、1个外贮箱和2个固体火箭助推器组成。

轨道器是航天飞机最复杂的部分，它的外形是一个三角翼滑翔机，长约37米，高17．3米，翼展24米，它的货舱能把29．5吨重的有效载荷送上地球轨道，并能把15吨重的有效载荷带回地面。它可乘坐3～7名航天员，在轨道上连续飞行7～30天。

外贮箱是航天飞机最大的部件，也是唯一不可回收的部件，用于贮存航天飞机的燃料——液氢和液氧，并向发动机输送燃料。它长47．1米，直径8．38米，装满燃料后重约740吨。固体火箭助推器内装固体燃料，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78％的动力。它长45．5米，直径3．7米，重约566吨，使用寿命为20次。

从1981年4月到1991年4月，航天飞机在太空中飞行了40次，完成了许多科学实验和研究项目，也执行了多次军事飞行任务，取得了许多重大科学技术成果，获得巨大的经济效益。

美国当地时间2003年2月1日，载有七名宇航员的美国哥伦比亚号航天飞机在结束了为期16天的太空任务之后，返回地球，但在着陆前发生意外，航天飞机解体坠毁。

哥伦比亚号是美国最老的航天飞机，已进行飞行任务二十八次，原预订美国东岸时间上午九时十六分（德州为八时十六分），降落在佛罗里达州卡纳维尔角，在降落前约十五分钟与太空总署最后一次通讯后，即失去联络。机上有七名乘员，其中四人为第一次飞行，包括一名首次参与航天飞机飞行任务的以色列航天员。

哥伦比亚号航天飞机失去联络时的飞行高度是二十万七千英尺，飞行速度十八倍音速，因此若在高处解体，航天飞机碎片势必分散非常广阔。

根据CCTV10《探索*发现》报道，哥伦比亚号失事原因是：外挂燃料箱隔热泡沫脱落，尽管这块泡沫仅仅0。77千克，还是在哥伦比亚左翼防热瓦上砸了个小洞，哥伦比亚号带着这个洞在太空飞行了16天后，在降落时与大气层摩擦的巨大热量透过这个洞进入机体，引起爆炸。

哥伦比亚号是承载科研项目最多的航天飞机，其中还包括中国学生设计的一个项目：蚕在太空中吐丝结茧。

美国的航天飞机是世界上第一种往返于地面和宇宙空间的可重复使用的航天运载器。它由轨道飞行器、外贮箱和固体助推器组成。而且每架轨道飞行器可重复使用一百次；每次最多可将29．5吨有效载荷送入185公里至1110公里近地轨道，将14．5吨有效载荷带回地面，航天飞机总长为56。14米，高为23．34米。其轨道飞行器可载3～7人，在轨道上飞行7至30天，既可进入低倾角轨道，亦可进入高倾角轨道，可进行回合、空中对接、停靠执行人员和货物运送等任务，还可进行空间试验、卫星发射、检修和回收等任务。

航天飞机是在发射场垂直起飞的，在上升过程中抛掉已工作完毕的固体助推器的壳体和外贮箱，依靠轨道飞行器内的发动机上升到地球大气层。

宇宙空间站

人类并不满足子在太空做短暂的旅游，为了更好地开发太空，我们需要建立长期的生活和工作基地。于是，随着人类航天技术的进步，在太空建立新居所的条件也逐步成熟起来。

1971年4月19日，前苏联发射了第一座空间站一“礼炮l号”。该站总长约12．5米，最大直径4米，总重约18。5吨，由轨道舱、服务舱和对接舱组成，总体呈不规则的圆柱形。它在约200多公里高的轨道上运行，而且里面装有各种照相摄影设备和科学实验设备。“礼炮l号”空间站在太空运行6个月，相继与“联盟10号”“联盟ll号”飞船对接组成轨道联合体，而每艘飞船各载了3名宇船员，在空间站上共停留26天。同年l0月11日“礼炮1号”完成使命后在太平洋上空坠毁。

礼炮号空间站

前苏联总共向太空发射了七座礼炮号空间站，其中前五座空间站只有一个对接口，只能与一艘飞船对接飞行。因站上携带的食品、氧、燃料等储备有限，空间站的飞行寿命都不是很长。经过改进的“礼炮6号”和“礼炮7号”空间站，都增加了一个对接口，除接待“联盟号”载人飞船外，还可与“进步号”货运飞船对接，用以补给宇航员的各种生活必需品。“礼炮6号”空间站在太空飞行近五年，共接待18艘“联盟号”和“联盟T号”载人飞船。有16批33名宇航员到站工作；累计载人飞行176天。其中在1980年时宇航员波波夫和柳明创造了在空间站飞行185天的记录。“礼炮7号”空间站进入轨道飞行之后，接待了“联盟T号”飞船的ll批28名宇航员，其中有第一位进行太空行走的女宇航员萨维茨卡娅。1984

年，宇航员基齐姆维约夫和阿季科夫在空间站创造了237天的飞行记录。“礼炮7号”空间站载人飞行累计达800多天，直到1986年8月才停止载人飞行。

“和平号”空间站的15载辉煌

前苏联第三代载人空间站——“和平号”空间站，是迄今为止人类历史上体积最大、应用技术最先进、设施最完善、太空飞行时间最长的空间站。它由工作舱、过渡舱和服务舱组成，有6个对接窗口，全长32．9米，体积约400立方米，重约137吨，90分钟左右绕地球转一周，于1986年2月20日发射升空。“和平号”空间站作为一个基本舱，可与载人飞船、货运飞船、四个工艺专用舱组成一个大型轨道联合体，从而扩大了它的科学实验范围。

15年中，“和平号”空间站总共绕地球飞行了8万多圈，行程达35亿公里。共有3l艘次载人飞船、62艘次货运飞船与“和平号”空间站实现对接，先后有俄罗斯（前苏联）、美国等12个国家的135名宇航员在空间站工作。共进行了l。65万次科学实验，获得了大量数据和具有重大价值的科研成果，拍摄到了许多恒星、行星的照片，进行了基本粒子和宇宙射线探测，大大扩展了人类对宇宙的认识，还从太空预报了地震、火山爆发、水灾及其他自然灾害发生的可能性，而且宇航员在太空的生活经历，为进行长期星际飞行的医学保障也积累了宝贵的经验。

“和平号”空间站不但接待了“联盟T号”和“联盟TM号”载人飞船，还先后与“进步号”“进步M号”货运飞船对接组成轨道联合体。最大的轨道联合体全长达35米，总重70吨，俨然像一座太空列车，绕地球轨道不停地飞驰。1987年12月29日，宇航员罗曼年科返回地面时，已经在“和平号”上生活了326个昼夜。1988年lO月21曰从“和平号”归来的两名宇航员，季托夫和马纳罗夫，又创造了太空飞行整整一年的新记录。

“和平号”空间站设计寿命为10年，在飞行15年后，因严重的超期服役，难以维持正常运转，已于2001年3月23日被成功地坠毁于南太平洋指定区域。

“联盟号”载人飞船和“进步号”货运飞船

前苏联的空间站进入飞行轨道后，与“联盟号”系列载人飞船和“进步号”系列货运飞船共同组成轨道联合体来执行载人航天飞行任务。

“联盟号”系列载人飞船作为空间站的载人工具已更换了三代。第一代“联盟号”主要用于载人飞船与空间站的交会、对接和机动飞行，为载人射空间站活动打下了坚实的基础；第二代“联盟T号”改进了座舱设施，提高了生命保障系统的可靠性和生活环境的舒适性；第三代“联盟TM号”又改进了会合、对接、通信、紧急救援和降落伞系统，增加了有效载荷。经过改进的“联盟TM号”飞船总重7吨，长约7米，翼展10．6米，可乘载三名宇航员和250千克货物。与前两代相比它的最大改进是对接系统，可以在任何姿态下与“和平号”空间站对接，空间站不需要做机动飞行和姿态调整。

“进步号”系列货运飞船的任务是向空间站定期补给食品、货物、燃料和仪器设备，它在完成与空间站对接装卸任务后，就自行进入大气层烧毁。这种飞船由仪器舱、燃料舱和货舱组成，货舱容积6。6立方米，可运送1．3吨货物，燃料舱储存约1吨的燃料。可自行飞行4天，与空间站对接后飞行时间可达2个月。

美国的天空实验室

美国在1973年5月14日发射成功一座叫“天空实验室”的空间站，它在435公里高的近圆空间轨道上运行，先后接待3批9名宇航员到站上工作。这9名宇航员在站上分别居留28天，59天和84天。天空实验室全长36米，最大直径6．7米，总重77．5吨，由轨道舱、过渡舱和对接舱组成，可提供360立方米的工作场所。1973年5月25日、7月28日和11月16日，先后由阿波罗号飞船把宇航员送上空间站工作。在载人飞行期间，宇航员用58种科学仪器进行了270多项生物医学、空间物理、天文观测、资源勘探和工艺技术等试验，拍摄了大量的太阳活动照片和地球表面照片，研究了人类在空间活动的各种现象。1974年2月第三批宇航员离开太空返回地面后，天空实验室便被封闭停用，直到1979年7月11日在南印度洋上空坠入大气层烧毁。它在太空运行2246天，航程达14亿多公里。

天空实验室由五部分组成：