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第18章 能源高新技术(5)

进入20世纪80年代以来,随着超音速燃料冲压喷气发动机的技术突破,耐高温材料的研制进展,巨型计算机应用和计算机模拟技术的发展,使人们又重新开始重视空天飞机的研究与开发。1982年美国国防部在研究采用液氢燃料的冲压发动机与超音速燃烧冲压喷气发动机计划取得进展的基础上,又开始研究空天飞机。美国空军于1983年投资60万美元委托有关科研单位研究是否可能建造一架“跨大气层飞机”。后来从14个初步方案中选出6个,于1984年8月7日再次投资100万美元,进行方案论证,并成立了“跨大气层飞机计划局”。国防部和有关部局也组织研究发动机设计方案,先后投资700万美元,最后于1985年完成第二阶段研究计划。最后得出结论:跨大气层飞机是一个可以实现的方案,并确定于1990年9月开始研制空天飞机的试验机——X-30,最后投资30亿美元,建造了两架。

这种飞机外形尺寸和波音727客机差不多,最高飞行时速可达28962公里。验证机的缩比样机运载能力为1114公斤,可载乘员2人。采用可变循环发动机和液氢燃料火箭发动机的混合推进方式,使用一种高能“油脂”液氢燃料。它比一般液氢稠密,需加压输送。这种燃料可减少空天飞机起飞重量30%左右,发动机燃料室的冷却采用一种新技术一一种产生氢的“薄雾”来实现。

随叫随到的“乔托”探哈器

按预测,每76年回归一次的哈雷彗星,于1986年3月距地球很近。为了抓住这100年一遇的好机会,从1985年至1986年先后发射了5艘探哈器,其中前苏联发射了“维佳”1和2号两艘探哈探测器;欧空局发射了“乔托”探哈器;日本发射了“先驱”号和“彗星”号两艘探哈器。这5艘探哈器当时都取得了很好的探测成果,其中1985年7月2日发射的“乔托”探哈器是一座高2.85米,直径1.86米,重960公斤的探测器,它于1986年3月14日在距地球1.5亿公里处与彗星会合,并根据“维佳”提供的详细数据飞到与彗核相距500公里处,拍摄到哈雷彗核的第一张照片。在近4小时的近距飞行中,“乔托”以每4秒钟拍摄一张彩色照片的速度,收集并发回了大量宝贵资料。

在这次冒险航行中,“乔托”受到了彗星尘埃的袭击,在秒速68公里的穿梭飞行中,造成通信中断25分钟、摄像机镜头被撞坏的损失,最后2分钟时,他甚至遭到每秒120次的冲击,但当时还有一半仪器设备仍能正常工作。

在“乔托”完成探哈任务后,按计划,它就“退休”了,并停止了同地球的联系。后来,根据美国专家的建议,使已“退休”4年的“乔托”于1990年3月,在美国NASA深空通信网强功能发射机指令下,通过“乔托”号增益较低的全向空间天线把它“唤醒”了,并在专家们测试完它的各种仪器后,于1990年7月2日,在2.2万公里远处掠过地球,然后去探测“哈特利一2”号彗星。

1991年8月26日,“乔托”根据科学家的指挥。在两次借力机动飞行后,顺利地获得每秒14公里加速度,到达预定目标区,以相对秒速68公里探测了“哈利特-2”彗星。随后,“乔托”又“休眠”了。

1992年5月8日,欧空局宣布,在距地球2.19亿公里的“乔托”,于5月7日再次被“唤醒”。在地球引力帮助下,它再次改变了轨道,于1992年7月10日巴黎时间17时30分成功地与距地球2.14亿公里处的“格利格——斯克杰尔鲁普”彗星会合,第三次执行它的太空使命。“乔托”的两次被“唤醒”执行任务,在科学界被认为是一个奇迹。

为航天事业服务的测量船

根据航天事业发展的需要,中国在1979年建造了两艘“远望号”航天测量船,成为世界上第四个拥有航天测量船的国家。它们在任务期间,部署于太平洋洋面上,由西安卫星测控中心指挥,完成跟踪测量运载火箭和航天器的飞行轨道、接收遥测信息、发送遥控指令、与航天员通信,以及营救返回溅落在海上的航天员等任务。平时它们停泊在江阴中国航天远洋测量船基地。

“远望号”航天测量船于1980年5月,在太平洋首次执行洲际导弹的测量任务,获得了圆满成功。1984年4月,又圆满完成了中国首颗试验通信卫星及“长征三号”运载火箭第三级的测量任务。1990年7月,“长征二号”捆绑式大推力运载火箭发射,“远望号”航天测量船又圆满地完成了澳大利亚模拟星和巴基斯坦搭载星的跟踪测量任务。

“远望号”航天测量船总长190米,船宽22.6米,船深12.6米,平均吃水7.5米,满载排水量21157吨,续航力1.8万海里,航速20节,自持力为100天。它有很强的适航性,能在南北纬60度间的任意海域航行,并能抗四级冰区,是座名符其实的“海上太空城”。

测量船上装有单脉冲雷达、微波统一测探系统、双频测量设备、船载遥测系统、激光电影经纬仪、综合船姿船位系统、变形测量设备和中心计算机等设备。为保证船上测控设备的正常工作。船上还装有时间统一勤务系统、通信系统和气象系统,以及供直升机起降的机坪。

1995年,新一代的第三艘“远望号”航天测量船建成,加入中国航天测控网,使中国航天测量船技术又上一个新台阶。

三艘“海上科学城”并肩作战,先后11次圆满完成国家重大试验任务,10余次远离国土到南太平洋海域执行航天任务,经受过12级台风恶劣海况的严重考验。可以预料,在今后中国航天事业发展和为国际航天发射服务中,“远望号”航天测量船将会发挥更大的作用。

透视太空的哈勃

数百年来,人类依靠地面望远镜观测宇宙星空,发现了许多天文现象,大大加深了人类对宇宙空间的认识。随着科学技术的进步,望远镜口径越来越大,探测距离越来越远。据报道,截止20世纪80年代末,地面的望远镜最大口径已达6米,探测距离已达20亿光年。

但是,由于地面望远镜要受到大气层的遮挡,乌云、迷雾、雨雪、昼夜等观测条件的变化,一些光线被大气层吸收,一些光线即使到达地球表面,很可能已被扭曲变形,甚至有些距地球较远的天体光线被湮没无踪,大大影响了观测效果。随着航天技术的发展,科学家们决定把望远镜搬上天空,到大气层以外去,成为绕地飞行轨道上的一座活动望远镜。实际上只要飞出大气层,在离开地面500公里的上空,就可以不受天候的影响,可观测的时间也会大大增加,是地面任何望远镜的灵敏度和分辨力所难以达到的,这必将会对观测太阳系、银河系、河外星系起到重要作用,还将会给天文观测带来一场革命。

根据上述的构想,美国科学家们从20世纪70年代就开始筹划研制一种能上天的空间望远镜。特别是1981年4月12日航天飞机首航成功后,更加鼓舞了这种设想的人们,坚定了加快步伐研制这种望远镜的决心。终于在1990年4月24日如愿以偿,由航天飞机“发现”号把人类第一座庞大的命名为“哈勃”号的空间望远镜发射上天。

哈勃望远镜的发射成功,将使人类观测宇宙的视野扩大350倍,可看到宇宙中140亿光年前发出的光。它的发射成功,也将是17世纪发明第一架望远镜以来,天文史上最重大的突破之一,因此,人们对它的期望值很高。

未来的人造月亮

1999年2月4日是人类航天史上不同寻常的一天,因为这一天是俄罗斯科学家进行人造月亮试验的日子!这次试验的代号也很特别,叫“旗帜2.5”。

我们知道俄罗斯的“和平”号空间站已在太空轨道上飞行了很久,它能够和从地面发射的货运飞船对接以获得给养。2月4日,对接在“和平”号上的“进步M-40”无人货运飞船载着“人造月亮”脱离了“和平”号,到达400米外的地方,在“和平”号宇航员遥控下,开始了“旗帜2.5”计划。

“人造月亮”的学名叫“太阳能反射器”,是用特制超强塑料制成的,表面镀铝,反光能力极强,它的总重量只有4千克,直径却达到25米,分8瓣。在“进步M-40”里它是折叠着的,接到指令后,能像伞一样打开。通过控制它的姿态,就可以使反射的太阳光固定在某个特定区域,光束直径在地面将达到5~7千米,亮度比月亮强10倍。

现在,宇航员们开始遥控“人造月亮”进行旋转啦!这样借助离心力,它的8瓣反光镜会被甩开,试验也就接近成功了。可是发生了意外的事情——“进步M-40”的天线莫名其妙地在打开后钩住了25米长的太阳能帆板,宇航员们操纵着反光镜来回晃动,希望能让它松开,可没能成功。第二天又一次尝试也失败了。由于“人造月亮”离“和平”号太近,对“和平”号的安全是一个威胁,地面指挥部只好决定终止试验,让“进步M-40”和“人造月亮”一起脱离轨道,坠入大气层,在那里它们将会由于和大气的磨擦而被一起烧毁。

以阳光为能源的光飞行器

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