“空间实验室”的未来-空间站

时间:2024-11-12 09:08:03关键词:空间,实验室,空间站

“空间实验室”的未来-空间站

美国宇航局曾制订了一个使用“空间实验室?的十年规划。原规划中曾拟定了1980至1991年间的飞行计划。按照这个计划,“空间实验室”将进行226次飞行。不过,由于航天飞机轨道飞行时间的一再推迟,整个计划的安排做了相应的改变。

“空间实验室”的未来-空间站

宇航局制定的“空间实验室”应用计划中,除了美国的许多实验项目外,还包括由其他用户提出的实验任务。这些任务均由宇航局统一规划和协调。“空间实验室”的美国应用计划中,第一批飞行实验项目里占有最重要地位的是携带大气物理实验设备,进行云物理的实验。

今天的气象学家虽然取得了很大的进展,但是还远不能准确无误地预报天气。准确的气象预报,必须深入地了解水滴和冰晶的生成过程以及电荷在其过程中的作用。也就是说,我们仍不能得到准确的天气预报,是因为我们看不到云在形成过程中的内部状况。

科学家们于很早以前,就一直力图研究分子、原子和初始烟雾状微粒的运动,以及这些微粒如何结合起来开始形成凝结状的。当这些微粒的集合体发展成为云滴时,至少要有100万个这样的云滴结合起来才能形成一个雨点,而是否会成为一个雨点取决于云滴表面的电、化学和空气动力的特性,以及其数量和密度。要准确地进行天气预报或者要改变天气,必须首先了解这些微物理过程。这些过程有许多已在地面宰验室中做过研究并取得了不少的成果。但遇到的最大问题是如何克服重力效应的技术困难。在地面实验云室中,由于重力的影响,雨点和雪花大小的粒子很快就掉进云室底部,而且由于云室四壁的干扰,产生了不必要的气流,以致用地面实验室的观,察结果与真正云的变化做比较时,影响了结论的正确性。为此,宇航局建议建立一座重力影响最小的新型研究系统,由马歇尔空间中心负责研制一个失重条件下的大气云物理实验室。这是一个长1.06米、高2.73米、宽0.76米、重量约470千克的设备。它能装载在“空间实验室”上进行多次使用,并能在各种情况下与其他设备连接。

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科学家们对于将来能在新的实验室里,首次在无重力干扰的情况下研究云物理过程非常感兴趣。新的实验室里有一台无支撑的悬浮显微设备,云物理科学家们将能用显微镜确定云滴的特性及其他一些要素。如温度、冰晶的生成及电荷的形成等。有关冻结、溶化、碰撞、充电以及温度变化等过程,都可根据需要,反复多次地长时间地进行观察和照相。由于没有重力的影响,科研人员能比地面人员更真实地研究云形成的过程。这将有助于解释现在仍是未知数的有关云形成的机制。当人类掌握了这些知识,就能知道外部物质进入云层后,是如何改变云形成的自然过程。如果这些实验能够成功的话,预计在21世纪内狂风暴雨将得到控制。因为人们通过遥感技术,能确定出什么样的云适合播种,而不让那种可能产生暴风雨的云形成,甚至人们可以根据需要降雨,或把雨降到能控制水量的区域。云物理实验室的实验放在“空间实验室”的第三次飞行以及以后的多次飞行中。马歇尔空间中心将负责准备、发射以及发射后的全部有关活动。

美国为了广泛地应用“空间实验室”,已决定单独购买第二个“空间实验室”,并已由宇航局向欧洲空间局正式定货。1980年1月30日欧洲空间局与原联邦德国艾诺宇航技术公司签定合同,把这项价值3亿多原联邦德国马克的定货交由主承包商艾诺公司。

经过五年半的研制,在1980年底,第一个“空间实验室”的工程模型,运抵卡纳维拉尔角的肯尼迪空间中心,以进行各种模拟试验。

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原联邦德国的艾诺公司有400多名工程技术人员参加了第一代“空间实验室”的研制工作,并取得了一些研究经验。在制定第二代“空间实验室”研制计划中,增加了“空间实验室”飞行任务的能力,以便适应90年代空间站发展的需要并保持欧洲空间工业的竞争能力。第二代“空间实验室”主要增加了动力装置和防热设备,使7~14天的飞行能力延长到30天以上,甚至到印天。在实验室里增添各种有效载荷的辅助装置,以进一步提高执行飞行任务的灵活性。

欧洲空间局关于“空间实验室”的80年代中期计划,包括实验选择、任务计划、有效载荷专家的选拔和训练以及把实验设备总装到“空间实验室”上等内容。可是,由于欧洲各国的经济状况的不景气以及“空间实验室”研制费用增长40%等因素的影响,致使欧洲空间局不得不修改“空间实验室”原来的使用计划。原计划是在首次与美宇航局联合飞行之后,欧洲再进行两次单独飞行,然后原联邦德国自己进行两次飞行。修改后的计划是在第一次联合飞行之后,原联邦德国只进行一次单独飞行,以便在250~400千米高的圆形轨道上完成微重力加速度条件下的试验。而欧洲空间局的两次单独飞行拟改用在美国“空间实验室”上进行。不过,“空间实验室”仍将是一个很有发展前途的空间实验系统。对“空间实验室”的远景规划,做了这样的设想:在80年代末期发展出载人的或自动化的自由飞行“空间实验室”。自由飞行“空间实验室”仍由航天飞机运送到地球轨道上,脱离开航天飞机能在轨道上停留30天以上。它可以最大限度地使用现有的设备和技术,在设计上满足用户的要求,既能延长飞行时间和增加实验的机会,又能增加航天飞机的飞行次数,不影响航天飞机的返回时间,这是一种很经济的途径。它的操作方式可以分为载人的和自动的两种。它具有能在轨道上活动,研制周期短,保养维护时间少等特点。但其体积要受到航天飞机货舱的限制,长不超过长18米长,直径不超过4.5米,重量不超过29吨。自由飞行的“空间实验室”可用于对地观测、材料研究、空间生产、通信和导航。在对地观测方面,这种自由飞行的“空间实验室”要比无人自动化卫星经济和优越得多。它可以观察野生生物、研究移栖习性,观察农作物的生长,及时发现农作物的病虫害,估计山上的积雪和雪水流量。测量水的贮藏量。在冬季监视北大西洋的航线;在飓风季节,对飓风可以进行连续印天的观察。对于一些天灾,如洪水、森林火灾、地震和暴风雨,可以做短期连续的严密监视。