(第12期---2001.4.30


欧空局开始对“阿特米斯”卫星进行发射前测试工作
欧空局的“阿特米斯” (Artemis)通信卫星的制造工作已按计划如期完成,将在库鲁发射场进行发射前的最后测试工作。
“阿特米斯”卫星是在3月底运抵库鲁发射场的,为防止热带气候对卫星及星上敏感设备的影响,卫星已放置在一专用的测试车间内。
“阿特米斯”卫星抵达发射场后,工程技术人员便对卫星的电气、机械和推进系统进行了详细的检测。在今后2个月内,技术人员将开始对“阿特米斯”卫星进行发射前的最后测试工作。
“阿特米斯”卫星是欧空局研制的最先进的通信卫星,卫星将提供先进的移动通信、导航和卫星间的通信服务,卫星将由“阿里安”5火箭发射 (刘利)


俄罗斯准备组建航天部队
4月6日,俄罗斯国防部第一副总参谋长瓦列里·马尼洛夫上将说,俄罗斯准备组建一个全新的兵种——航天部队。
马尼洛夫透露,俄罗斯组建航天部队的主要任务是保障俄罗斯空间领域的安全。他说,航天部队将在现有的军事航天部队和导弹防御部队的基础上组建而成。俄罗斯组建的航天部队将严格遵守俄罗斯签署的不允许空间领域军事化的有关条约和协议以及俄罗斯所承担的有关义务。
马尼洛夫说,俄罗斯组建航天部队从目的、任务和实质来看都是纯防御性的兵种。他同时认为,组建和发展航天部队将提高俄罗斯武装力量的战备水平,其中包括提高核遏制能力。
当天,战略火箭军第一副总司令佩尔米诺夫透露,在总参谋部的领导下,航天部队的组建工作实质上已开始进行,虽然时间紧迫,但是根据普京总统的命令航天部队将在今年7月1日前完成。
根据俄罗斯的军事改革计划,军队的构成从今年到2005年将向3个军种过渡,即陆军、空军和海军;同时将组建3个独立的兵种,即战略火箭军、空降部队和航天部队。 刘晓川


印度的GSAT-1 实验卫星发生故障
4月24日, 印度航天官员表示,由新型"地球同步轨道卫星运载火箭"(GSLV)发射升空的GSAT-1实验卫星发生了故障,影响了星载实验计划。GSAT-1卫星的其它方面都工作正常,唯一的故障是其轨道周期比计划的24小时略短。重1.54t的GSAT-1卫星目前在轨运行的轨道周期为23小时2分钟,与最初发射入轨时的轨道速度有所偏离。
GSLV将在明年下半年进行下一次发射,有效载荷的重量将由1500kg提高到1800kg,另外印度研制的低温火箭发动机还将进行3~4次飞行试验。 刘利


首位太空游客如期前往国际空间站
4月28日,美国人蒂托乘坐的飞船由“联盟”Y火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射升空。他将以历史上首位太空游客的身份,造访建设中的国际空间站。
当“联盟”Y火箭到达指定轨道后,载有蒂托和俄罗斯宇航员穆萨巴耶夫以及巴图的"联盟"TM-32号飞船将与之分离。随后,飞船将用约两天时间飞抵国际空间站。在此期间,蒂托将负责"联盟"号飞船的无线电通信、导航和供电工作。
在进入国际空间站后的6天内,蒂托将对空间进行摄影,并制作立体图片。与蒂托同行的2名俄罗斯宇航员将进行制作等离子晶体等7项空间实验,并实施若干项空间考察计划,蒂托已获准参与这些科研活动。此外,他还将与地面保持无线电联络,通过因特网讲述他在空间的见闻和感受。蒂托将主要在国际空间站的俄罗斯舱室中进行旅游活动,即使被获准进入美国舱室,他的活动也会受到限制。
在国际空间站停留期间,短期考察组将为国际空间站更换用于紧急救生的“联盟” 号飞船,目前,与国际空间站对接飞行的是“联盟”TM-31号飞船。按计划,蒂托等人将于5月5日乘坐“联盟”TM-31号飞船返航。
为使蒂托如期飞赴国际空间站,俄罗斯航空航天局与国际空间站计划的其他参加国协商了近两个月。美国航空航天局(NASA)一度反对蒂托的旅游活动,理由是蒂托不是专业宇航员,需要照顾,会防碍国际空间站的建设工作。但俄罗斯航空航天局据理力争,毫不让步。经反复协商,有关各方终于在4月24日签署了协议,同意蒂托前往国际空间站。
现年60岁的蒂托于20世纪60年代在NASA工作了7年,参加了美国的火星和金星探测器的研制计划。此后,他辞去NASA的工作并创办了公司,公司的一项重要业务是用航天技术提供信息服务。
为了前往国际空间站,蒂托与俄罗斯航空航天局签定了花费2000万美元的合同。2001年1月至4月,蒂托在俄罗斯加加林宇航员训练中心接受了系统训练,并通过所有考试,成为一名合格的太空游客。 (刘晓川)

宇航员出舱活动技术
出舱活动技术就是宇航员脱离母载人航天器(飞船、航天飞机或空间站)的保护环境,依靠自身的生命保障系统在太空中进行科学观察及研究,修理载人航天器,在舱外安装。拆卸及移动各种有效载荷,进行太空行走的活动所需要的技术。
1965年3月18日,俄罗斯宇航员列奥诺夫乘“上升”2号飞船,进行了人类有史以来的第一次出舱活动。1969年7月,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗第一次将人类的脚步踏上月球。
自此以后,美、苏两国在宇航员出舱活动技术方面进行了激烈的竞赛。两国在宇航员第一次出舱活动的基础上,在环控生保技术、舱外航天服技术以及航天医学等方面都进行了多样化的研究和技术革新,提出了多种不同的方案,对这些方案进行了对比研究和地面试验研究,并且还进行了部分方案的空间飞行试验。
1.出舱活动环境控制与生命保障技术
在早期的宇航员出舱活动中,曾采用将出舱活动生保系统放于母载人航天器主舱中,通过一根脐带连通母载人航天器生保装置和航天服对宇航员进行供氧,去除CO2和排除热量的脐带式方案。由于这种方案使宇航员的活动范围受到很大限制,因此逐渐被背包式出舱活动生保系统取代。背包式生保系统通常采用由宇航员随身携带的小型高压气瓶供氧,采用装有liOH和活性炭的小型吸收罐吸收CO2和微量污染物;宇航员的代谢热通过水蒸发器或水升华器排除;宇航员呼吸和出汗产生的湿气首先通过冷凝热交换器冷凝,然后再由水分离器分离。在这种出舱活动生保系统中,由于宇航员的代谢热通过水的蒸发或升华排除到周围空间,即通过水的相变带走热量,因此对于较长时间和较频繁的宇航员出舱活动来说,需要携带和消耗大量的水;又由于采用LiOH吸收CO2的方案,需要经常更换LiOH,因此也需要在母载人航天器上存储大量的LiOH。这些都给航天发射和补给带来很大的负担和代价。因此在最近几年中,美、俄等国都把研究重点放在非排放式排热和再生式CO2吸收方案上。
在非排放式排热方案中,主要研究通过可再生材料的相变过程吸收宇航员的代谢热,在宇航员出舱活动结束回到母航天器后对相变材料进行再生式处理的技术方案和通过宇航员身上携带的空间辐射器将宇航员的代谢热辐射到空间去的技术方案。在再生式CO2吸收方案中,主要研究通过分子筛、金属氧化物。固态胺等吸收C02,宇航员出舱活动结束后,回到母载人航天器对这些再生剂进行再生。目前,这些方案仅限于地面研究和试验,还没有真正应用到实际的航天飞行中。但这些方案是未来宇航员出舱活动生保系统的发展方向,也是目前研究的重点和热点。
此外,为了提高宇航员出舱活动的机动性,美国还在出舱活动生保系统的基础上,研制了带有动力的出舱机动装置(Extra一vehicular Mobiliiy Unit,EMU)和载人机动装置(Manned Maneuvering Unit, MMU),用于“天空实验室”和航天飞机的出舱活动。苏/俄也为“和平”号空间站和“暴风雪”号航天飞机研制了用以支持建造和装配大型空间结构的MMU。MMU能够使宇航员离开母载人航天器在空间一定的距离内飞行。
在欧洲航天局(ESA)的载人航天计划中,也将宇航员出舱活动生保系统作为重点研究项目,该研究项目有德国航天局(DASA)下属的道尼尔(Donier)公司负责,现在已经完成地面样机试验,样机基本具备了空间飞行能力。
2.舱外航天服技术
俄罗斯“上升”号、“联盟”号飞船以及美国航天飞机计划以前的舱外航天服都是软性航天服,除头盔可拆卸外,其他部分是一个整体,这是当时传统的样式。
随着这种航天服缺点的不断出现和对航天服研究的深入,俄罗斯研制出半硬式航天服。它不仅保证了宇航员的有效操作、提高了舱外活动效率、增加了可靠性,而且减少了患减压病的危险。其代表为“奥兰”型半硬式航天服,它在“礼炮”6号和“礼炮”7号空间站,“联盟”号飞船,“和平”号空间站上使用。随着对舱外航天服要求的提高和使用条件的变化,后来又出现有三种改进型:“奥兰一D”“奥兰一DM”、“奥兰一DMA”。“奥兰”型航天服的特点是:采用坚硬的躯干并与头盔结合成一个整体,四肢部分为软囊;宇航员从航天服背部进入航天服;环控生保系统的基础部分安装在门盖上;适用于各种体形和身高的宇航员。另外,这种航天服采用双压力制度,不操作时压力为39KPa,减少了出舱活动前航天员吸氧排氮的时间,使发生减压病的危险降至最小;另外还可以采用26KPa的工作压力,以提高操作的灵活性。
与此同时,美国航空航天局也研制了“阿波罗”舱外航天服(A7L)以及航天飞机航天服(又称舱外活动机动装置一EMU)。EMU有以下5个主要特点:
(1)整体为组合件;
(2)有一个坚硬的上躯干,经久耐用;
(3)宇航员能迅速地穿脱;
(4)有5种基本尺寸,包括第5百分位到第95百分位的人均可穿着;
(5)袖子、上躯干和裤腿是分开的,可供宇航员按自己的身材选择,并按各部位最合 适的尺寸进行组合。
与美国的舱外航天服相比,俄罗斯的舱外航天服具有结构简单、重量轻、造价低等特点,但其服装的活动性。工艺水平都不及美国。
俄罗斯的舱外航天服系统采用服装与独立生保系统组合的一体化结构形式,现在仍 被欧洲/俄罗斯联合制定的2000年舱外航天服研制方案采用。近年来,美国航空航天局对俄罗斯舱外航天服的结构特点也给予了较高评价。
3.出舱活动航天医学
减压病是由于人肌体减压后溶解于体内的氮气过饱和并形成气泡而引起的各种症状,轻则影响工作,严重时甚至危及生命。
宇航员出舱活动依靠航天服和生保系统保证生命安全。由于出舱活动要求航天服具 备一定的活动性,因而高压航天服的研制难度很大,至今尚未投入实用。目前,美、俄两国舱外航天服的压力都不高。美国航天飞机上的航天服采用29.6KPa压力制度,宇航员出舱活动前要进行吸氧排氮3.5~4h,或者采用阶段减压法,即先将舱压降低到70.3KPa并维持12h,宇航员在吸氧排氮40min后出舱活动。这种舱外活动方案的缺点是:
(1)减压病发病率较高;
(2)至少需要3.5h的预吸氧时间,不能很快出舱处理紧急事故;
(3)出舱前操作程序复杂,使宇航员出舱前就要消耗不少体力。
出舱活动前不用预吸氧的高压力制度是今后出舱活动技术发展的方向。美国从80年代开始,就在为国际空间站研制AX一5型(硬式金属服)和MK一3型(软硬结合式)航天服,其压力制度为57.2KPa。宇航员出舱活动前不需要吸氧排氮,但是,由于研制难度很大,至今仍处于试验阶段。
如前所述,俄罗斯的航天服采用双压力制度,这种灵活的双压力制度降低了宇航员患减压病的概率。根据前苏联的资料,从1个标准大气压(101.325KPa)降到38~42KPa进行运动时,减压病发病率为9.5%。俄罗斯规定,宇航员出舱活动前进行吸氧排氮30~60min。
4.出舱活动模拟技术
出舱活动模拟技术是出舱活动技术的综合体现,是宇航员出舱活动前在地面进行的 关键试验研究。最初,宇航员出舱活动模拟是在中性浮力水槽中进行的,美国和俄罗斯均有此设备,最近日本在筑波航天中心也建造了一个失重水槽。它的优点是设备简单,缺点是水中存在粘性及阻力,后来又采用悬挂吊车来模拟出舱活动。这种方法简单易行,但操作不灵活并且有摩擦影响。80年代出现了用失重飞机模拟出舱活动。其特点是,模拟真实,完全接近微重力环境,缺点是抛物线飞行时间极其有限。近年来,随着计算机技术的发展,又出现了把人肢体作为研究的对象,动态分析宇航员在微重力环境中移动的方法,即把肢体的轮廓、特性输入计算机,建立方程表达式。当研究对象作相对运动时,其运动方向、加速度、规定运动的力矩就会被计算出来。虚拟现实(Virtua Reality)是80年代中期迅速发展起来的一种新技术,现在已受到各个科研领域的重视。在模拟宇航员出舱活动中,它克服了中性水槽和失重飞机的缺点,虽然在生理上还不能使人有真实的失重感,但通过视景变化,可以使宇航员感受到处于失重环境中,因此可以利用虚拟现实技术训练宇航员进行太空中的各种操作。随着虚拟现实技术中的数据手套、数据服以及视景技术的不断完善,虚拟现实技术必将成为宇航员出舱活动的一种重要而又逼真的模拟方法。 (刘晓川)