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第19章 能源高新技术(6)

1997年8月科学家们在美国新墨西哥州的白沙靶场进行了一次有趣的实验:用地面上几千瓦的激光器把一个很小的飞行器送到了15米高的空中,而且只花了5.5秒!飞行器实际上是一个用铝箔制成的有圆框的中空锥体,还不到50克重,半年后,人们已经可以使它飞到1千米高。

这有什么用吗?当然有!光飞行器由设在地面上或太空轨道上的激光来提供动力就可以飞行,它不会污染环境。由于动力源和飞行器分离,飞行器自身不带燃料,可以节约费用,至于能源干脆可以取自太阳光。这是一件多么奇妙的事呀!

光飞行器之所以能飞,是因为飞行器的后半部分是一个细长的抛物面反光镜,可以把激光束集中到飞行器的圆型边缘上,被聚集在这儿的能量又把空气加热,使空气变成了膨胀的等离子体,就推动飞行器飞行了。

光飞行器是一种大有前途的发明,也许在不久的将来,人们就可以靠设在太空的太阳能激光器驱动“光飞行器”遨游太空。

而且,人们常议论的飞碟(UFO)是否就是这样一种“光飞行器”呢?

建设国际空间站的“曙光”号

建设国际空间站是一个庞大的计划。预计在5年的组装过程中,美俄将进行45次航天飞机与火箭的发射以及159次太空行走。到2004年,这个预计耗资600亿美元、由16国参加设计和建造的国际空间站才可能完成,届时,国际空间站将是夜空中最明亮的人造天体之一。

就在“曙光”号顺利升空,进入预定轨道后没多少天,12月4日,美国“奋进”号航天飞机也携带着美国为国际空间站建造的第一个组件,于当地时间4日3点35分从卡纳维拉尔角升空。此次送上太空的国际空间站组件是名为“团结”号的节点舱。之后,“奋进”号航天飞机一直在太空里追赶“曙光”号。

12月6日,“奋进”号中的飞行指令长罗伯特·卡巴纳将航天飞机定位在“曙光”号旁几米远处,宇航员南希·柯里操纵着航天飞机上的机械臂轻轻地把国际空间站的头两个组件——俄罗斯建造的“曙光”号功能货物舱和美国建造的“团结”号节点舱在距地面三百八十多千米的轨道上连接在一起,从而为今后国际空间站的组装工作打下了基础。

美国宇航局的官员们说,这两个舱的连接对于国际空间站今后的组装具有非常重要的意义。由美国建造的“团结”号节点舱具有六个接口用于今后连接;俄罗斯制造的“曙光”号功能货物舱则负责在空间站建设初期提供动力。

12月12日北京时间10时50分,组装中的国际空间站借助航天飞机发动机的动力再次升高飞行轨道。这是国际空间站头两个组件——“曙光”号功能货物舱与“团结”号节点舱联合体第二次升高轨道。升高其轨道的目的在于保证它们到1999年5月下一个考察组进入空间站之前,能在无人状态下正常运行。

对于这整个国际空间站组装事件来说,也许“奋进”号航天飞机上的指令长卡巴拉的一番话足以说明人们的心情:“此次太空飞行出色地完成了任务。到目前为止,飞行十分成功,我们非常高兴,并期盼太空站能不断扩大。”

“探路者”的火星之行

价值1.25亿美元的“探路者”经过长达7个月的4.97亿千米的飞行到达火星。它此次在火星的着陆地点阿瑞斯平原,是美国航空航天局的专家们精心选择的。阿瑞斯平原地势平坦,光线充足,既利于“探路者”的行走,也有助于拍摄清晰的照片。更重要的是,专家们认为布满鹅卵石的阿瑞斯平原很可能是火星上某条古老河流的河口,如果最终能证明平原上确实存在水,那么火星“探路者”此行也许能够找到火星上生命的一些蛛丝马迹。

由于着陆地点正好在火星背对地球的一面,美国宇航局在“探路者”着陆几分钟后才收到了它发回地球的微弱信号。

经过一系列近乎完美的高难动作,“探路者”按照预定时间完成了着地程序。降落伞成功地将“探路者”进入大气层时高达26460千米的时速降了下来。

“探路者”上惟一的“乘客”是六轮小机器人“索杰纳”。长0.6、宽0.45、高0.3米的这一车状机器人是根据19世纪美国废奴主义者索杰纳·特鲁斯的名字命名的,是迄今人类派出的第一位能够在火星上行走的“使者”。它的主要工作是用它的三个摄像机拍摄图像,并用分光仪对表面岩石的化学成分进行分析。它在一个月内传回了大量有关火星表面和火星大气成分的数据资料。作为第一个在火星着陆的人类探测器,“探路者”除了对火星表面进行研究之外,还肩负着测试地面遥控系统、为人类下一次登陆火星探路选址的任务。

按照美国航空航天局的计划,探测器的“寿命”为30天。但事实上,至9月27日与地球失去联系为止,它的运作时间达到近3个月。在这段时间内,探测器共向地球发回了26亿比特的信息量,其中包括16550张彩色全景照片,15份土壤和岩石化学成分分析结果和大量有关火星气候、风力、风向等等测试数据。人们发现火星上的岩石成分同地球很相似,这与原来人们设想的不同。从传回的照片中还发现了火星曾经存在液态水的最新证据。

现在,科学家们认为再下一步就可考虑让人登上火星去实地考察了。这是火星考察将步入的最困难的阶段,因为火星距离地球实在太遥远了,载人飞船登临火星远比登月复杂得多。从仰望火星到登陆火星,这一步对宇宙来说很小很小,对人类却是非常重要和伟大,因此,必定会有更多的人志愿献身于这项工作。

创造神话的全球卫星定位系统

不论在地球什么地方,只要你从口袋里拿出一只像手机大小的设备,就可以知道你现在所处的精确位置,以及此刻的精确时间。这并非神话,创造这个“神话”的就是全球卫星定位系统(简称GPS)。

1973年,美国国防部根据军事上的需要,开始研制一种卫星无线电定位、导航与报时的系统,即GPS,并于1992年全部建成。GPS是由导航星座、地面台站和用户定位设备三部分组成。导航星座包括24颗卫星,其中21颗卫星是工作星,3颗作为备用星,它们均匀分布在6条轨道上,轨道高度约2万公里,倾角550,运行周期为12小时。这种卫星的分布方式,可以保证地球上任何地点的用户,随时都能实现三维坐标的精确定位。

GPS接收机由天线、接收机、信号处理器和显示器组成,能同时接收4颗卫星发射的导航信号,经过对信号到达时的测量、数据解调处理和计算,得出用户本身所处的位置坐标和运动速度,位置精度可达到15米,测速精度为0.1米/秒,授时精度为10-7秒。

GPS的主要和最初用途,是为美国在世界各地的三军部队及其武器装备、低地球轨道上的军用卫星提供定位导航,所以,现在海上发射公司已接到十几份发射的定单,崭露头角的海上发射平台初步显示了其巨大的潜力。

有关专家称,随着海上发射技术的不断成熟,将来的航天发射中心必然会由陆地转移到海洋,海上发射公司可能是这一变化的转折点。

人类的第一个空间站

1971年4月19日,苏联“礼炮一号”空间站发射升空,进入近地点为200千米远地点为222千米的近圆形轨道上航行,成为世界上第一个绕地球长期飞行的空间站。“礼炮一号”空间站是苏联第一个载人空间站,全长12.5米,最大直径4米,总重约18.5吨。前后各装有两翼位于同一水平轴面且相互对称的太阳能电池板,另有一个轴向对接舱口,用以与载人飞船或载货飞船相对接之用。该空问站在轨道上运行近6个月,先后与载3名宇航员的联盟10号、11号对接组成联合体。

可供多名宇航员长期生活和工作,并具有一定试验、生产、维修条件的大型航天器,又称为太空站、航天站或轨道站。该站一经发射离开地球进入太空轨道后,则不能返回地面。它在轨道上运行数年或数十年以后,报废再入大气层烧毁。空间站在太空轨道运行期间,宇航员可乘坐飞船或航天飞机返回地球。宇航员的接送以及补给物资设备器材的运送,将由宇宙飞船或航天飞机承担。

空间站有两种:即模块式和桁架挂舱式。模块式空间站,一般由居住舱、工作舱、服务舱、对接舱以及太阳能电池翼等组成;桁架挂舱式空间站,除具有上述各种舱段之外,还有连接各舱段的桁架,卫星修理车间和燃料库等组成。

1973年美国发射了“天空试验室”空间站,1983年欧洲空间局的“空间试验室”空间站随美国“哥伦比亚”号航天飞机进入轨道。1998年11月70日,俄罗斯大功率“质子-K”号运载火箭,将“阿尔法”国际空间站的第一组件“曙光”号功能舱送入太空预定轨道,揭开人类航天历史上新的一页,标志着“世纪工程”正式开始实施。接着,美国航空航天局于12月4日发射了携带有第二组件“团结”号节点舱的奋进号航天飞机,通过机上6名宇航员的努力工作,圆满完成了与先期入轨的“曙光号”的对接,并连接了两组件的电力供应、数据传输系统,架设了通信天线并安装了下批宇航员使用的工具箱。由此,这个由美俄日等16国参加的计划耗资至少1100亿美元、2002年建成、设计寿命约10年的国际空间站的雏形已经诞生。

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