“空间实验室”的未来

美国航空航天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l980年至l99l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。

航空航天局制订的“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，这些任务均由航空航天局统一规划和协调。“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。

今天的气象学研究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，以及这些微粒是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l00万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实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，美国航空航天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l.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”上多次使用，并能在各种情况下与其他设备连接。

科学家对于能在新的实验室里，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，这将有助于更好地解释云形成的机制。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2l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”，决定单独购买第二个“空间实验室”，并已由美国航空航天局向欧洲空间局正式订货。l980年l月30日欧洲空间局与联邦德国宇航技术公司签订合同，把这项价值3亿多联邦德国马克的订货交由主承包商艾诺公司。

经过5年半的研制，l980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。

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20世纪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，使原本7天～l4天的飞行能力延长到30天以上，甚至到50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。

20世纪80年代中期欧洲空间局关于“空间实验室”的计划，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原来的使用计划。原计划是在首次与美国航空航天局联合飞行之后，欧洲再进行两次单独飞行，然后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，联邦德国只进行一次单独飞行，以便在250千米～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改在美国“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景的空间实验系统。对“空间实验室”的远景规划，做了这样的设想:在20世纪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，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l8米，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，对飓风进行连续50天的观察。对于一些天灾，如洪水、森林火灾、地震和暴风雨，可以作短期连续的严密监视。