肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center,缩写为KSC)位于美国东部佛罗里达州东海岸的梅里特岛,成立于1962年7月,是美国国家航空航天局(NASA,National Aeronautics and Space Administration)进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所,其名称是为了纪念已故美国总统约翰·肯尼迪(John F Kennedy)。整个场地长达55千米,宽10千米,面积达到了567平方公里,大约有17000人在那里工作。场地上还有一个参观者中心,参观者也可以随导游参观。肯尼迪航天中心是佛罗里达州的一个重要的旅游点。同时由于肯尼迪航天中心大部分地区不开放,它也是一个美国国家野生动物保护区。
肯尼迪航天中心目前发射指挥部在39号发射中心,这里也是飞行器组装建筑物的所在地。在它的西部6000米处有两个发射场,向南8000米处是肯尼迪航天中心的工业地区,那里有许多中心的支援设施和管理总部。
肯尼迪航天中心由四个部分组成,工业区、39号发射中心和它的两个发射场LC-39A和LC-39B、飞行器组装建筑物和参观者中心。
肯尼迪航天中心除支援设施和管理总部外,在工业区内还有国际空间站的太空站制造设备。
工作区由装配车间、控制中心、气象中心、新闻工作区组成。控制中心是发射的神经枢纽,气象中心负责提供实时的卫星气象云图、风速等数据,供控制中心参考。装配车间则负责装配火箭或航天飞机,装配完成后,由履带车拖到发射架上。发射架位于距离工作区3公里之外的大西洋畔,两座发射塔分别标号“A”和“B”。
美联社、路透社、CNN等一些世界主要媒体在航天中心设有专职记者,并拥有自己的工作楼。工作楼的一层供文字记者使用,二楼平台则供摄影记者拍摄使用。此外,每逢重大新闻事件,很多电视媒体和文字媒体会租用卫星工作车,进行现场报道。
卡纳维拉尔角作为美国的太空基地已有50多年历史。1949年,时任美国总统的杜鲁门决定将卡纳维拉尔角作为美国导弹发射基地。此后的十多年中,这里一直由美国国防部下属的部门使用,1962年美国宇航局进驻,卡纳维拉尔角才成为军民两用航天发射基地。卡纳维拉尔角之所以被选作发射场地,是因为这里的纬度较低,向东发射火箭,可利用地球自转的附加速度,帮助卫星入轨。
自1950年这里首次发射火箭以来,卡纳维拉尔角先后发射了“宇宙神”火箭、“大力神”火箭等。1981年,航天飞机首次从卡纳维拉尔角发射升空。
39号发射中心
39号发射中心一开始是为阿波罗计划建立的。其东部是工场和控制中心。其北边是维护降落的航天飞机的宇宙飞船处理厂。中心的大建筑是飞行器组装建筑物,其中有组装四种不同火箭(包括土星5号运载火箭)和航天飞机的外部燃料箱和固态火箭推进器的装置。组装建筑物的南边是低的工场建筑。这里有组装航天飞机火箭的设施。整个组装建筑物高160米,面积为218×158米。
建筑物内的1号和3号组装台位于建筑物的东边,2号和4号位于西边。由于实际上进行的发射次数比计划的要少,2号组装台只被使用过一次,而4号组装台从未被使用过。今天建筑物西部的一边被用作仓库。建筑物的大门有139米高,由七个门板组成,每个门板可以单个地向上提起。
发射场俯瞰1976年庆祝美国建国200周年时建筑物的南墙被画上了一面64×335米大的美国国旗。旗上的每个条与一辆公共汽车一样宽。由于建筑物内没有空调装置,过去外面阴雨时建筑物内的顶部会形成雨云,后来建筑物内加入了抽干器后这个问题才被解决。
从组装建筑物有两条通向发射场A(在南边)和发射场B(在北边)的6000米长的路。这两条路是给运输组装好的火箭或航天飞机的爬行者运输车用的。肯尼迪航天中心共有两辆爬行者运输车,每辆重2721吨,载物面积为40×35米。它们是世界上第二大的可转向的车。它们的速度为16千米/小时,因此从组装建筑物到发射场它们需要5小时的时间。对当时的技术来说将110米高的土星5号火箭站立着送到发射场,而且还克服了5%的坡度爬到发射场上,是非常了不起的技术成就。
LC-39A和LC-39B发射场
LC-39A和LC-39B被交替使用,它们就在大西洋岸边几米的地方。它们互相之间的距离为27千米。今天的航天飞机比当时的土星5号火箭低得多,因此它们被截短了。今天它们的高度为813米(避雷针没有计入)。
为了防止整个设施和正在起飞的航天器在被发射时所造成的声波摧毁,在起飞后几秒钟内向发射场的下部喷射一百多万立升水。虽然如此在土星5号发射时,约20千米以外的泰特斯维尔,还常常有窗户被震破。
发射场东北和西北角上是圆柱体的氢和氧燃料仓,每个仓可以容纳330万立升冷凝液态的燃料。为了防止爆炸的危险,航天飞机的外部燃料箱,在起飞前不久才能被填满。
航天飞机着陆设施
航天飞机着陆设施位于组装建筑物西北约32千米处,它主要由一条4572米长和91米宽的跑道组成。通过一条柏油路它与宇宙飞船处理厂相连。假如航天飞机不在肯尼迪航天中心降落的话它会被一架波音747背付运送到肯尼迪航天中心,然后直接在跑道上从飞机背上卸下来。
参观者中心
肯尼迪航天中心参观者中心是一个私人企业,它的运行不依靠美国政府资助。它包括数个博物馆、两个IMAX**院和不同的汽车导游来让游客从近处看否则看不到的、不公开的地方。入门票中包括汽车运送到39号发射场的观察点和运送到阿波罗-土星5号中心。这个中心是一个存放着一个重造的土星5号火箭和其它展览品的大博物馆。在这些展览中有一个重建的阿波罗时期的射击训练场,在那里游客可以重新体验阿波罗的起飞,还有一处地方游客可以重新体会阿波罗11号的着陆。
参观者中心还包括两个由宇航员纪念基金会组织的两个设施。其中最显眼的是太空纪念镜(Space Mirror Memorial),这是一块刻有殉职的宇航员的名字的巨大的黑色花岗岩镜。这些名字不停地被从背面照明。假如可能的话使用自然光,否则使用人工光。这些发光的名字似乎悬浮在反射的天空里。附近的荧光屏里记载着这些宇航员的详细的生平和逝世事件。另一个由基金会组织的设施是太空教育中心,其中包括为教师提供材料的资料中心等。
肯尼迪航天中心的历史
1949年美国总统哈利·S·杜鲁门在卡纳维尔角设立了实验导弹的联合长距离试验场。这个地方对这样的实验非常有利,因为导弹可以飞向大西洋,而且它比美国其它任何地方离赤道都要近,在赤道附近火箭可以利用地球自转的加速度。美国的第一次亚轨道火箭飞行是在卡纳维尔角获得成功的。
1951年美国空军在巴那那河海军空军基地(Banana River Naval Air Station)附近建立了空军导弹测试中心。苏联的卫星1号发射成功后美国的第一颗人造卫星,海军的前卫一号于1957年12月6日发射成功。1958年国家航空航天局成立,卡纳维尔角被改造为一个重要发射场。红石火箭、木星中程导弹、木星-C火箭、潘星导弹、北极星导弹、雷神火箭、大力神火箭、泰坦火箭和民兵导弹都是在这里成功试验的。雷神后来成为今天主要使用的三角翼火箭的基础,三角翼火箭是1962年7月1日运载Telstar卫星时首次启用的。
登月计划被宣布后,卡纳维尔角的操作范围增大扩展到了邻近的梅里特岛上。1962年国家航空航天局开始买地,通过购买它获得了340平方公里,又通过与佛罗里达州的谈判获得了226平方公里。1962年7月这里被命名为发射操作中心。1963年11月,为纪念刚刚被刺杀的约翰·肯尼迪总统,它被改名为约翰·肯尼迪航天中心。环绕的卡纳维尔角也被改名为肯尼迪角,但当地人对这个新名字不满,因此1973年它又被改回去了。
登月计划共分三个阶段:水星计划、双子座计划和阿波罗计划。水星计划的目标是将人送上地球轨道后再将他们接回来。这个计划于1957年10月开始,使用的是大力神火箭,运载的是水星负荷。一开始的试验使用的是红石火箭,它们将宇航员送到亚轨道飞行,其中包括1961年5月5日艾伦·谢泼德和7月21日维吉尔·格里森的15分钟的的飞行。第一位被大力神运载的宇航员是约翰·格伦,他的飞行是在1962年2月20日进行的。
通过水星计划的经验,美国设置了装载两人的双子座运载舱,发射火箭是泰坦二号火箭。第一次双子座发射是在1965年3月23日,宇航员是约翰·杨和弗吉尔·格里森。双子座四号是第一次宇航员登出飞行器的试验,宇航员是爱德华·怀特。从肯尼迪航天中心共起飞过12次双子座飞船。
阿波罗计划使用的是三级的土星5号火箭(高111米,直径为10米),制造厂是波音(第一级)、北美航空工业公司(引擎和第二级)和道格拉斯飞机公司(第三级)。北美航空工业公司还制造了指挥和服务舱,登月舱是由格鲁曼飞机工程公司制造的。IBM、麻省理工学院和通用电气公司提供仪表。
肯尼迪航天中心的新发射中心,39号发射中心共耗费了8亿美元。它包括一个能够同时组装4个土星5号火箭的组装建筑物,一个能够运输5440吨的运输设施,一个136米高的服务结构和一个控制中心。整个建设于1962年11月开始,发射场于1965年10月完工,组装建筑物于1965年6月完工,基础建设与1966年底完成。从1967年到1973年从39号发射中心共发射了13颗土星5号火箭。
39号发射中心启用以前在34号发射中心进行了一系列的土星1号和土星1B的试验。1967年1月27日发生的阿波罗-土星204号(阿波罗1号)的大火造成三名宇航员丧身就是在34号发射中心发生的。
土星5号的试验飞行(阿波罗4号)是在1967年10月30日进行的,第一次载人飞行(阿波罗7号)是1968年10月11日进行的。1968年12月24日和25日阿波罗8号绕月球环绕了10圈。阿波罗9号和阿波罗10号测试登月舱。阿波罗11号于1969年7月16日起飞,7月20日在登月。此后所有的阿波罗飞船都是从肯尼迪航天中心起飞的,一直到1972年12月的阿波罗17号。
空军决定对能够提升重负载的泰坦火箭进一步改进,为此他们在肯尼迪航天中心以南建立了卡纳维尔角空军40号发射中心和卡纳维尔角空军41号发射中心来发射空军的泰坦3号和泰坦4号火箭。泰坦3号的负载与土星1B的差不多,但要便宜得多。这两个发射中心被用来发射间谍、通讯、气象卫星和国家航空航天局的行星探测器。本来空军还打算进行自己的载人飞行,但这些计划后来被取消了。
肯尼迪航天中心在阿波罗计划的同时,继续研究非载人火箭。1966年5月30日从卡纳维尔角空军36号发射中心一枚大力神-半人马火箭发射了美国第一颗在月球上软着陆的探测器。此后从这里还发射了另外5颗月球探测器。从1974年到1977年大力神-半人马火箭成为国家航空航天局重负载火箭,用它从借给国家航空航天局的41号发射中心发射了海盗计划和旅行者计划的探测器。后来从这里还发射了美国最强大的不载人火箭土星4号。
1973年土星5号火箭也是将天空实验室送入轨道的运载火箭。为了适应土星1B的发射,39B号发射场被稍微改变。1973年从这里发射了三次载人赴太空实验室的飞行。1975年从这里发射了阿波罗-联盟测试计划。
肯尼迪航天中心也是航天飞机的发射场和降落地。哥伦比亚号航天飞机是1981年4月12日首次发射的。1986年1月28日挑战者号航天飞机在发射过程中爆炸被毁后到1988年9月29日航天飞机的发射一度中断。
2004年9月,肯尼迪航天中心部分结构被弗朗西斯飓风摧毁。飞行器组装建筑物的南边和东边有一千多块12×3米大的瓦片被揭落,使得整个建筑物3700平方米被暴露在外面。航天飞机防热瓦的生产工厂也遭破坏,部分屋顶被揭开,内部受到严重水害。
约翰扬是美国航天飞机赫赫有名的首航指令长,也是美国资历最老的宇航员。但他把青春献给航天事业的航天生涯,却鲜为人知。
1985年3月23日,在美国休斯敦航天中心举行的约翰扬首次太空飞行20年庆祝会上,人们才知道他有20年的航天生涯。
约翰扬1930年9月34日出生于加利福尼亚州旧金山市,童年时代在奥兰多度过。他首次航天飞行是1965年3月23日,他和同伴弗吉尔格里索姆,驾驶的“双子星座”3号,这种第二代飞船的外形和第一代“水星”宇宙飞船相似,由乘员室、动力室、机械室三部分组成,重32吨,长约57米,圆锥形,底部直径大约3米,顶部直径约1米,约翰扬和他的伙伴驾驶这种飞船创造了美国两人航天旅行的记录,绕地球飞行3圈,共4小时53分,成为当时的新闻人物,见诸于报刊、电台、电视台。尔后约翰扬一直活跃在美国的航天领域,1966年7月,18日,他和柯林斯驾驶“双子星座10号”飞船,绕地球一飞行了43圈,共计70小时47分,成功地实现了和阿金纳卫星对接,从卫星上取回一个收集微流星体的箱子。再次成为美国报刊的新闻人物。
最值得纪念的,是约翰扬两次进行举世瞩目的“阿波罗”计划飞行。第一次是1969年5月18日,约翰扬和其他两名宇航员驾驶“阿波罗”10号飞船从肯尼迪航天中心起飞,飞行75小时56分钟后,进入近月点11千米,远月点315千米的环月轨道。在绕月飞行616小时的飞行中,指令长斯塔福德和塞尔南进入登月舱,和母船分开,点燃下降火箭,乘登月舱飞行到距月球仅143千米的地方,为“阿波罗”11号飞船在月球着陆进行了近距离空中侦察,并拍摄了着陆位置照片,约翰扬担任这次飞行的指令舱驾驶员,登月舱脱离母船8小时后与指令舱顺利实现了对接。1969年5月26日,“阿波罗”10号在萨摩亚群岛附近平安着水,总飞行时间达192小时3分钟。第二次是1972年4月16日,“阿波罗16号”从肯尼迪航天中心起飞,约翰扬担任飞船指令长,马丁利为指令舱驾驶员,杜克为登月舱驾驶员。在这次飞行中,他们驾驶登月舱在位于月面中央高地的“笛卡尔环形山”附近登月,三次使用价值800万美元的月球车。在月面探测20小时15分,在月面停留71小时3分,带回月球岩石955千克。为人类登月和探测月球的奥妙作出了重大贡献。
9年以后,年满助岁的约翰扬又荣鹰美国“哥伦比亚”号航天飞机的首航指令长,和罗伯特克里平于1981年4月12日驾驶航天飞机从肯尼迪航天中心进行举世瞩目的环球飞行。对于这一历史性成就,人们无不欢欣鼓舞,各国贺电纷至沓来,各种报刊竞相报道,约翰扬和航天飞机名扬四海,被载人航天史册。1983年11月28日,约翰扬,帕克及德国专家默博尔德等六名宇航员乘航天飞机进入太空。约翰扬和他的伙伴们同心协力,第一次把重17吨的欧洲天空试验室施放出去,进行了乃项太空试验,制造了地球上无法制造的合金,拍摄了高分辨率的地球资源照片,创造了航天飞机飞行10天零8小时的记录,十分出色地完成了航天飞机的飞行和实验任务,再次受到人们的青眯。充当宇航员并不是广种惬意的轻松事,必须经过长期苛刻的各种常规和特殊的体力、智力、飞行生理和基础理论的训练。为了驾驶航天飞机,约翰扬和罗伯特克里平从1978年1月开始接受全面训练,除每周要上25小时的航空学和天文学课程外,还要熟读长达21卷的航天飞机操作纲要,这部航行手册经常易稿,以至他的办公室里积存的油印讲稿厚达25英尺。为体验巨型飞机的飞行感受,约翰扬虽有12000小时驾驶飞机的经历,但他还拨不少时间驾驶波音707飞机,乘坐装有反向推力器和横压发生器的墨西哥型飞机,实习棘手的降落过程。为热悉航天飞机内的各种开关和五台电子计算机,他和克里平曾在航天飞机模拟舱内练习了1200多小时,以至到了入迷的程度。
约翰扬踏人航天事业的门坎同他与航空事业结下良缘有关。他从小喜爱玩航空模型,并且是奥兰多中学足球队的后卫。高中毕业后进入乔治亚工学院学习,1952年毕业,以优异成绩获得航空工程理学士学位。1952年6月进入美国海军,随即申请到飞行学校学习。但因故耽误了一年多。1955年1月,他被分配到海军航空基地103飞行中队服役,后来一直在海军航空站或中心任试飞驾驶员。这期间,他曾两次创造飞行记录,一次是1962年3月3日在缅因州不伦瑞克海军航空站创造了34523秒内上升3000米的世界记录。一次是1962年4月,他在马格海军航空站创造了23014秒钟内上升7620米的世界记录正因为这段光荣的航空经历,1962年4月,当美国宇航局公开招募“双子星座”及阿波罗飞船宇航员时,被选中。当时的选拔条件是,身高不超过183米,年龄35岁以下,具有物理、生物或工程学位、有喷气式飞机试飞员的飞行经验。当时年仅32岁,身高175米、肩宽50厘米的约翰扬是从。200名申请者中挑选出来的63人之一。进一步考查筛选,又淘汰一半,剩下32人。随后又经休斯顿载人飞行中心的检查和评定,最终选拔了9人,其中2名非军人,7名军人。约翰扬是其中皎皎者。1962年9月约翰扬正式进入休斯敦第二宇航小组,开始了漫长的航天生涯。在目顾其生涯时,约翰扬喜忧参半地说:没想到,仅仅20年,可以反复使用的航天飞机会到太空进行定期飞行。遗憾的是,美国没有取得更大的进展,没有太空站,没有在月球建立基地。他希望有一天美国能做这些事。这是美国老宇航员的心声,或许也是全人类的心愿吧。
“水星”号飞船
“水星”计划是美国1958年开始实施的第一个载人航天计划。鉴于当时与前苏联竞争的紧迫形势,该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果,以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。
“水星”号飞船计划的主要目的是把载1名航天员的飞船送入地球轨道,绕地球飞行几圈后安全返回地面。“水星”飞船计划始于1958年10月,结束于1963年5月。“水星”号飞船由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成,共进行了25次飞行试验,其中6次载人。在经过了17次不载人飞行试验后,美国才于1961年5月5日进行了首次载人亚轨道飞行。载人亚轨道飞行试验成功后,美国于1962年2月20日进行了首次载人轨道飞行,绕地球3圈,飞行4小时55分钟后返回地面。
美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船,也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了前苏联,突出表现为载人上天的时间落后于前苏联,航天运载能力也处于劣势。
“双子星座”号飞船
继用“水星”号飞船完成了首次载人航天发射后,美国又开发了“双子星座”飞船,作为从“水星”到“阿波罗”计划之间的过渡。其主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。该计划历时5年,完成了10次环地轨道载人飞行,每次2人,共花费128亿美元。“双子星座”号飞船计划是为“阿波罗”号飞船计划提供飞行经验,准备各种技术条件,提供经过训练并富有实际飞行经验的航天员。“双子星座”号飞船计划始于1961年11月,结束于1966年11月。这期间共进行了12次飞行试验,其中2次不载人,10次载人。“双子星座”号飞船由再入舱和连接舱组成,其飞行试验重点解决了轨道交会、对接、航天员出舱活动和机动飞行变轨等技术问题。
“阿波罗”号飞船
经美国航宇局和冯·布劳恩等火箭专家论证,提出美国在20世纪60年代经过努力能够达到而又刚好超出前苏联的目标是载人登月。于是,美国总统肯尼迪于1961年5月25日宣布了“阿波罗”载人登月计划。
“阿波罗”号飞船由指挥舱、服务舱和登月舱组成。1969年7月16日,美国使用“土星”5号运载火箭将载有3名航天员的“阿波罗”11号飞船送入空间,7月21日飞船抵达月球,美国航天员阿姆斯特朗实现了人类登月的梦想。
美国为实施“阿波罗”计划还研制了“徘徊者”、“勘测者”、“月球轨道环行器”无人月球探测器、土星族重型运载火箭,以及由逃逸系统、指令舱、服务舱和登月舱组成的阿波罗飞船,这些工作为1969年把人送上月球奠定了坚实的技术基础。
“阿波罗”登月计划于1961年5月23日起开始实施,直至1972年12月结束。期间共进行了17次飞行试验,其中“阿波罗”1号至“阿波罗”6号为无人亚轨道与地球轨道飞行;“阿波罗”7号为载人地球轨道飞行;“阿波罗”8号和9号为载人月球轨道飞行、“阿波罗”11号至“阿波罗”17号为载人登月飞行(只有“阿波罗”13号失败)。“阿波罗”计划共花费240亿美元,先后完成6次登月飞行,把12人送上月球并安全返回地面。它不仅实现了美国赶超前苏联的政治目的,同时也带动了美国科学技术特别是推进、制导、结构材料、电子学和管理科学的发展。但是“阿波罗”计划耗资太大,几乎占用了航宇局20世纪60年代全部经费的3/5,严重影响了美国空间科学和空间应用领域的发展,迫使美国重新考虑下一步的航天目标。
“天空实验室”计划
在得知前苏联的“礼炮”1号空间站升空后,美国赶紧利用“阿波罗”计划剩余的土星运载火箭和载人飞船作为运输系统以及积累的技术成果,将“土星”5号运载火箭的末级改装成了美国第一个试验性空间站“天空实验室”。故此,“天空实验室”又称“阿波罗”应用计划。
1973年5月15日,“天空实验室”发射升空,开展试验性空间站活动,该空间站重82吨,长36米,容积316米3。该计划至1974年2月结束,耗资25亿美元,共完成3次载人活动。先后有9名航天员每批3人在此空间站上工作了18、59、84天,进行了天文观测、地球资源勘查、生物医学和材料加工等270项试验,突出显示了人在空间长期生活和从事检查、维修、排除故障和进行科研工作的能力。美国认为只是利用“阿波罗”计划的剩余材料便研制出了空间站,在技术上没有什么难度,同时也没有意识到空间站的潜在价值,加之美国认为研制兼具运载火箭和载人飞船性能的可重复使用的航天飞机更具潜力,至此美国转向了航天飞机的研制。直至20世纪80年代才重新提出研制“自由”号永久性载人空间站。
航天飞机
航天飞机是可重复使用的航天器,用于进入地球轨道,在地球与轨道航天器之间运送人员和物资,是人类首次研制的可重复使用往返于天地之间的运输系统。航天飞机还可用于在空间释放与维修人造卫星和空间探测器、地球资源勘探和环境监测、空间加工和科学试验、建造空间结构等方面。航天飞机是一种具有重要民用与军用价值的多用途航天器,它的出现是美国航天技术发展的一次飞跃。实现了航天运载器由一次使用向部分重复使用的过渡。
航天飞机由三部分组成,包括可重复使用100次的轨道器;一次性使用的外挂燃料箱;两个可回收的重复使用20次的固体火箭助推器。美国共制造了6架航天飞机,分别是“企业”号、“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰蒂斯”号和“奋进”号。其中“挑战者”号航天飞机在1986年1月28日的发射中爆炸,7名航天员全部遇难。
国际空间站
20世纪80年代初,为了迎接21世纪空间产业化和军事化的挑战,美国开始酝酿建造空间站。其主要目的是继续保持美国空间领先地位,推进空间产业开发,并为未来建立永久性月球基地和进行载人行星探索做准备。1984年1月25日,美国总统里根下令正式研制大型永久载人空间站,要求美国航宇局在10年内完成,耗资80亿美元,并邀请加拿大、西欧及日本等盟国参加空间站的建设。1988年2月,美国政府依据对国内国际形势的研究又颁发了新的空间政策,正式确定了扩大载人航天活动、实施月球和火星载人飞行长远目标。最初通过的空间站设计方案采用动力塔式双龙骨结构,由4个压力舱、4个能源舱、2个后勤舱、移动式遥控服务中心和4个自由飞行平台及轨道转移飞行器组成,电源系统由先进的太阳能发射镜提供87千瓦的功率。经过若干次改进,到1995年,国际空间站总重量为430吨,主桁架长88米,居住舱的容积为1200米3,4个太阳电池阵宽110米,能提供110千瓦的电源功率,其中用户使用功率为46千瓦。其运行高度平均为397公里。
有两个国家登上月球了,前苏联和美国实现登上月球这项创举,中国还未登上月球。
首次载人登月,是由美国的“阿波罗11号”飞船完成的。当时飞船上载有三名航天员,当飞船与“土星5”火箭第三级分离,且飞船沿过渡轨道飞行25天后,便开始接近月球,此时飞船服务舱的主发动机减速,使飞船进入环月轨道。
接着,两名航天员进入登月舱,并驾驶登月舱与飞船分离,这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行,而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤,展开了太阳电池阵,安装了月震仪等。任务完成后,他们乘登月舱的上升级返回月球轨道,与飞船对接,最后返回地球。
简介
为了进行载人登月,美国先实施了四个辅助计划,即在1961年至1965年发射九个“徘徊者”月球轨道器,用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性。在1966年至1968年发射五个“勘探者”月球着陆器,了解月球土壤的理化特性。
在1966年至1967年发射三个“月球轨道环形器”,对40多个预选着陆地点进行详细观测,从而选出10个登月点;在1965年至1966年发射10艘“双子座”飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。
要使2个或2个以上航天器在轨道上预定位置和时间相会,并在结构上连接起来,这个过程就叫对接过程。
航天器在空间飞行的速度是很快的,要使它们交会并对接,当然不是件容易的事。好在这一切都可通过航天器轨道控制和航天器姿态控制加以实现,其过程主要通过航天器控制系统完成。
1965年12月15日,实现了“双子星座”7号和“双子星座”6号在空间交会,当时它们在同一轨道上运行,又是同一速度,两个航天器仅相隔10厘米,这是世界上第一次实现航天器空间交会。1968年10月26日,苏联“联盟”2号和“联盟”3号又成功地实现了空间轨道自动交会。这为实现对接积累了经验。
对接是通过专门装置使航天器与对接目标互相接触,并由对接机构把两者连接成为一个整体。对接通常都是在宇航员的指挥和操纵下进行的。例如,“双子星座号飞船和“阿金纳”号火箭的对接过程,就是这样完成的:当两者相距仅300米左右,相对速度为15~3米/秒时,宇航员通过手控调整飞船完成对接,随后“阿金纳”号火箭的对接环与飞船的小头紧密配合,连成一个整体。
大家平时有观看过科技频道吗中国发射的“神舟八号”“神舟九号”“神舟十号”与“天宫一号”大家应该都知道吧,可是大家知道他们为什么要在太空进行交会对接吗其中的原因是什么呢相信许多朋友们都不太了解,下面就由我来给大家解答一下疑惑吧。
由于科学研究的需要,空间站的尺寸十分巨大。例如,“国际空间站”由航天员居住舱、实验舱、服务舱、对接过渡舱、桁架、太阳翼等部分组成,长109米,宽(含翼展)73米,总质量约420吨。无论是什么型号的运载火箭,都不可能一次把数百吨的空间站运送到轨道上,所以只能将各舱段分批发射,然后在太空利用交会对接技术搭建起来。所以交会对接技术是建设空间站的基础。
在其他太空活动中,比如为长期在轨道上运行的空间站运送航天员和提供物资补给,或在轨航天器之间的互访、物资转运或紧急救生等,也要用到交会对接技术。在未来的深空探测等航天活动中,交会对接技术同样是不可或缺的。
航天器的交会对接是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术,是实现空间站、航天飞机、太空平台和空间运输系统等的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件。
在空间交会与对接的两个航天器中,一个称目标飞行器,一般是空间站或其他大型航天器,是准备对接的目标;另一个称追踪飞行器,一般是地面发射的宇宙飞船、航天飞机等,是与目标飞行器对接的航天器。例如“天宫一号”就是目标飞行器,而“神舟十号”就是追踪飞行器。
交会对接时,最主要的困难在于两个航天器都在以7千米每秒以上的速度运行,它们的相对位置和速度都必须精确控制,否则可能会彼此错过甚至追尾碰撞。
航天器执行交会对接,可分成四个步骤:远程导引段、近程导引段、最终逼近段和对接停靠段。在开始的远程导引段,在地面测控的支持下,追踪飞行器经过若干次变轨机动,进入到追踪飞行器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围(一般为15~100千米)。在近程导引段,追踪飞行器根据自身的微波和激光敏感器测得的与目标飞行器的相对运动参数,自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点(距目标飞行器05~1千米)。进入最终逼近段,追踪飞行器首先捕获目标飞行器的对接轴,对接轴线不沿轨道飞行方向,要求追踪飞行器在轨道平面外进行绕飞机动,以进入对接走廊。此时,两个飞行器之间的距离约100米,相对速度约1~3米/秒。最后的对接停靠段,追踪飞行器利用由摄像敏感器和接近敏感器组成的测量系统精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态,同时启动小发动机进行机动,使之沿对接走廊向目标最后逼近。在对接前关闭发动机,以015~018米/秒的停靠速度与目标相撞,最后利用栓—锥式或异体同构周边式对接装置,使两个飞行器在结构上实现硬连接,完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。
自20世纪60年代以来,美国、俄罗斯(苏联)、中国、日本等国总共实施了300多次航天器交会对接,其中俄罗斯(苏联)进行的次数最多。目前,完全独立拥有空间交会对接技术的国家有美国、俄罗斯和中国。
1966年3月,美国航天员阿姆斯特朗和斯科特驾驶“双子星座8号”飞船,与经过改装的一个火箭第三级无人舱体,进行了人类历史上首次载人空间交会对接。从1964年到1966年,“双子星座号”系列飞船通过了2次无人和10次 载人飞行,验证了多种交会对接方式和技术,为阿波罗探月活动的顺利进行做好了充分准备。美国航天器的交会对接多采用手动方式,这主要全面考虑技术的把握性、安全可靠性和成本经济性等诸多因素。
俄罗斯(苏联)是进行航天器交会对接最多的国家,多采用自动对接技术。1967年,第一次无人航天器自动交会对接就是由苏联的两艘“联盟”飞船完成的。“联盟”飞船至今仍在服役,它和“进步号”货运飞船已经执行过200多次交会对接任务。
与其他任务一样,交会对接也不能保证每次都获得成功。美国交会对接发生过两次故障:一次是“双子星座9号”与“阿金纳”目标飞行器对接时发生故障;另一次是“阿波罗14号”飞往月球过程中,在指令舱与登月舱对接时,由于对接机构材料原因,出现多次对接失败,直到第六次试接才获得成功。俄罗斯交会对接的失败给人们留下深刻印象。1997年6月24日,“进步M-34号”货运飞船脱离“和平号”空间站对接口,飞离了空间站一段距离,次日该飞船飞回来再次逼近空间站时,由于制动控制部件失灵,飞船没有及时对航天员指令做出响应,直接撞到“和平号”的“晶体”舱上。2010年,俄罗斯两艘“进步M号”货运飞船与“国际空间站”进行自动对接时也先后失败,后来采取了改进措施才获得成功。
要在以7千米每秒以上的速度运行还要精确控制对接
太空中飞船的交接有哪些仪式?
很多人关注“神舟八号”、“神舟九号”、“神舟十号”与“天宫一号”的成功交接,并引发为热门话题。对于航天器为什么要在太空中交会对接充满了好奇。
当初“阿波罗”飞船上的宇航员和“联盟”飞船宇航员在飞船对接成功后,激动地在太空握手是因为科学研究的需要。对接之后,空间站的尺寸就大了,它由航天员实验舱、居住舱、对接过渡舱、服务舱、太阳翼、桁架等组成。这么重的空间站,不管多少级的运载火箭都不能一次性发射到轨道上,只能分批发射,然后在太空完成交会对接,用各种技术手段搭建起来。这样,建设空间站的基础就是要有交会对接技术。
交会对接技术在提供物资补给,运送航天员、轨航天器之间的互访、物资转运或紧急救生中、未来的深空探测都是不能缺少的。
在空间轨道上会合后的两个航天器,在空间结构连接成整体的技术,就是航天器的交会对接。是实现航天飞机、太空平台、空间运输系统、空间站、空间装配、回收、补给、航天员交换、维修及营救等不能缺少的条件。
飞船在太空如何进行交会对接?
空间交会就是两个航天器在太空对接:分目标飞行器和追踪飞行器。在空间准备对接的大型航天器或空间站的目标,是目标飞行器;追踪飞行器是地面发射的航天飞机、宇宙飞船与目标飞行器对接的航天器。相对接成功的“神舟十号”是追踪飞行器,“天宫一号”是目标飞行器。交会对接时,两个航天器主要的困难是,要在以7千米每秒以上的速度运行还要精确控制对接,差一点就会错过或者追尾碰撞,造成不可挽回的损失。
太空交会对接可以分四个步骤:远程导引段、近程导引段、最终逼近段和对接停靠段。
追踪飞行器在地面测控的支持下,经过若干次变轨机动进入到追踪飞行器上,利用敏感器捕获目标飞行器,目标范围大致在15~100千米。这时的近程导引段、追踪飞行器会启动微波和激光敏感器,获得目标飞行器的运行参数,把目标飞行器自动引导至初始瞄准点,距离是05~1千米。追踪飞行器会主动捕获目标飞行器对接轴,进入最终逼近段,对接轴线并不是沿轨道飞行方向,而是让追踪飞行器进入对接走廊,在轨道平面外飞行器要进行绕飞。当两个飞行器相对速度约1~3米秒、距离约100米时,追踪飞行器利用接近敏感器、摄像敏感器测量系统,进一步精确测量两个飞行器的相对速度、距离姿态,启动小发动使之沿对接走廊,向目标逼近。最后的对接停靠段:发动机在对接前关闭,并以015~018米/秒的停靠速度与目标相撞,最后利用栓-锥式或异体同构周边式对接装置,实现两个飞行器在结构上的硬连接,完成电源线、流体管线、信息传输总线的连接。
哪些国家实施了太空交会对接?
自20世纪60年代以来,航天器交会对接俄罗斯(苏联)进行的次数最多。俄罗斯加上美国、中国、日本等国共实施了300多次。俄罗斯、中国和美国有完全独立的空间交会对接技术。
人类首次载人空间交会对接是,美国航天员阿姆斯特朗和斯科特在1966年3月驾驶“双子星座8号”飞船,与当时经过改装的,火箭第三级无人舱体进行对接。“双子星座号”系列飞船从1964~1966年通过了10次载人飞行和2次无人对接,为多种交会对接方式和技术做出了验证,阿波罗探月活动的顺利进行也是源于这些验证。美国采用手动方式完成航天器的交会对接,主要考虑的是成本经济性、技术的把握性和安全可靠性等诸多因素。
俄罗斯(苏联)多采用自动对接技术。第一次无人航天器(完成于1967年)自动交会对接,由至今仍在服役的“联盟”飞船完成的。“进步号”货运飞船和“联盟”已经交会对接任务200多次。
交会对接也会发生故障,美国的“阿金纳”与“双子星座9号”对接时发生过故障;“阿波罗14号”在飞往月球过程中,直到第六次试接才获得成功。
1997年6月24日,俄罗斯的“进步M-34号”货运飞船脱离了“和平号”空间站对接口,次日该飞船飞回来想进行对接时,制动控制部件竟然失灵了,航天员的指令飞船没有做出响应,撞到了“和平号”的晶体舱上。2010年,俄罗斯的“国际空间站”与“进步M号”货运飞船对接时也以失败告终,改进措施后才获得成功。所以说,太空交接也需要经过试验才能获得成功。
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