把实验室搬上太空

l969年7月22日，阿波罗l l号载人飞船圆满结束了登月任务，成功从月面起飞，然后脱离月球轨道，踏上了返回地球的旅途。就在这一天，美国航宇局决定用土星5号火箭发射一座空间站，并用土星l B火箭发射三艘载人飞船，分别将三批航天员送入站内工作生活。于是，美国的天空实验室计划就这样诞生了。

土星5号总设计师冯·布劳恩一直致力于建造空间站的研究。l965年以后，美国航宇局开始论证阿波罗应用计划，布劳恩从中看到了希望，于是他领导的预研组提出在土星火箭第三级S-4B的基础上研制空间站的计划。随着这项“后阿波罗计划”的深入研究，有人提出了进一步的建议，此后几经修改，美国航宇局才确定了整体方案，并在阿波罗l l号登月期间作出了最终决定。第二年，美国总统尼克松向外界公开了天空实验室计划，他说:“我们应该设法扩大人类在天上生活和工作的能力。实验性空间站将是这项工作的重要部分，我们现在正在建造的这种空间站——使用为阿波罗计划发展的系统——将在几年以后就可以进行飞行。在这十年中，我们期望人类能够在天上每次工作几个月时间。”

美国的天空实验室由轨道舱、多功能对接舱、过渡舱和阿波罗太阳望远镜组成，当时造价26亿美元。天空实验室借用了阿波罗计划的一些技术和部件，以便节省资金和时间。其中，全长8.9米、直径6.6米的轨道舱就是用土星5号第三级火箭的液氢液氧贮箱改装而成的，中间用一层隔板将其分隔成上下两部分，一部分是实验间，一部分是生活和工作区。轨道舱的两侧安装了两块总面积730平方米，如同翅膀一样的大型太阳能电池板，作为天空实验室的主要供电系统。轨道舱的一端是直径6.6米、长5.3米的过渡舱，它的另一端连接着多功能对接舱。对接舱的一端和侧面各设有一个对接口，可同时对接两艘阿波罗飞船。阿波罗天文望远镜是天空实验室安装的最主要的科学仪器。它总重l l吨，包括8种光学仪器，价值l.2亿美元。镜架上装有4块总面积为l40多平方米的太阳电池板，可为望远镜提供l l千瓦的电能。

天空实验室

轨道舱、多功能对接舱、过渡舱和阿波罗飞船连在一起全长36米，重约90吨，内部容积达300多立方米，相当于一套两室一厅的住房，规模比苏联的礼炮号和和平号空间站大得多。

l973年5月l4日，天空实验室由土星5号火箭从肯尼迪航天中心发射升空，63秒后，火箭进入最大动压区。这时，意外发生了，陨石防护罩因提前打开立即被高速气流撕掉;更为严重的是，安装在轨道舱两侧的两块太阳能电池板中的一块也被气流撕掉了。

十多分钟后，天空实验室进入了442千米的预定轨道，它按照地面控制人员的指令，顺利旋转了阿波罗太阳望远镜，并展开了4块风车状的电池板，但是，侥幸保住的另一块电池板却因被一块防护罩碎片缠住而无法打开。

天空实验室因太阳电池板的故障损失了一多半的电能，严重威胁到它的安全，并影响航天员按计划进站工作。尤为严重的是，陨石防护罩上面涂有作为被动式温度控制系统的绝热涂层，因此它被撕掉后，轨道舱由于直接受到阳光照射，里面的温度急剧上升;虽然地面控制人员及时采取措施，调整了天空实验室姿态，使它免受阳光直射，可是其内部的平均温度仍然达到50℃左右，有的地方竟高达88℃。航天员根本无法在这样的环境里生存。

事故发生后，美国航宇局立即决定推迟第二天将3名航天员送往天空实验室的发射计划，同时命令所属研究中心利用一切手段和能力，研究拯救天空实验室的技术方案。于是，飞行计划人员紧急行动起来，连续开会商讨对策，所有的主承包商和子承包商也参加了拯救活动。

经过认真研究，专家们很快制订出了两套有效的拯救方案。一种办法是制造一顶遮阳篷，它由三层聚脂薄膜制成，计划由航天员打开飞船舱门，探出身体把它铺开，系在天空实验室受太阳直射的一侧。第二种办法是让航天员进入天空实验室，从过渡舱口撑起一顶遮阳伞，使之免受太阳直射。第三种办法是航天员出舱到其外壁上铺上可折叠的防热层。

方案一经确定，航宇局全体有关人员立即行动。参与拯救行动的3名航天员康拉德、韦茨和克尔温马上返回约翰逊航天中心进行准备。

阿波罗飞船这次成了拯救天空实验室的“工程救险车”。为了使它具备五天抢修工作所需的飞行能力，技术人员卸下了一部分已经装上的实验设备，然后装上充足的食物和燃料。

经过l l个昼夜不停地工作，拯救天空实验室所需的各项准备以最快的速度完成了。约翰逊航天中心完成了遮阳篷的设计和制造，马歇尔航天中心设计制造出遮阳伞。同时，工程师们还赶制了一件特殊切割工具，准备让出舱航天员拿着剪掉缠住太阳电池板的防护罩碎片。

l973年5月25日，由康拉德、克尔温和韦茨3名航天员组成的抢修小组，乘坐土星l B火箭发射的阿波罗飞船飞往天空实验室。8小时后，飞船接近天空实验室，航天员利用围绕它机动飞行的机会，观察了它的损坏情况，并拍摄了照片，然后转发给地面控制中心作进一步分折。

天空实验室的故障和专家们分析的结果基本一致，这使航天员修复天空实验室成为可能。按照原订计划，阿波罗飞船成功与天空实验室实现了对接。午饭之后，阿波罗飞船脱离了天空实验室，一场举世瞩目的太空维修活动开始了。

在双腿被克尔温抓住的情况下，韦茨把上身探出飞船舱门，举起工具去切割缠住太阳能电池板上的碎片。可是由于缠得太紧，花费了大量时间却依旧没有达到目的。另一项太空作业——铺开并系住6米×6米的遮阳篷，也由于时间不多未进行，航天员只好再次与天空实验室对接。这时，又一个意外情况发生了——对接遇到了麻烦，重复了4次都没有成功。原来，阿波罗飞船的对接探测器系统出了故障。如果对接不成功，不得不返回地面的飞船将无法完成太空维修任务。因此，航天员采取了一种极端方法——重新穿上航天服，把舱内空气排尽，然后打开飞船舱门，拆去对接探头的一部分。这次，对接终于成功了。

第二天，航天员开始为天空实验室支撑遮阳伞。这种遮阳伞比人在地面使用的普通遮阳伞大得多，它由一根长8米多的可伸缩杆和面积7米×7米的伞布组成。撑伞时，克尔温通过飞船的舷窗监视着整个过程，康拉德和韦茨一起把遮阳伞穿过过渡舱口伸出去。一个令人振奋的情况出现了，他们惊喜地看到，打开后的遮阳伞遮住了直射的阳光，舱内温度开始逐渐下降，最后稳定在27℃左右，可以供航天员居住了。

高温问题解决后，剩下的是电力不足的问题。虽然，阿波罗飞船的燃料电池为天空实验室补充了部分电力，可以暂时解决因仅靠阿波罗天文望远镜上4块小太阳能电池而出现的电力不足问题;同时，专家为节省电力，取消了一部分耗电较大的实验，航天员也注意节省用电，关掉了全部不必要的照明和通风设备，甚至连食物都不热，洗澡水都不烧了。但燃料电池只够使用3个星期左右，这样下去也不是办法。

为了彻底解决电力不足的问题，航天员们决定再做一次尝试，试图修复那块被缠住的太阳能电池板。6月7日，康拉德和克尔温穿上航天服，爬出天空实验室。经过3个多小时的舱外作业，航天员们终于去除了缠住电池板的陨石防护罩碎片，使它正常地伸展出来，开始为天空实验室供电。虽然另一个太阳能电池板再也找不回来了，但是保留住一块总比没有强。

当天空实验室排除故障“起死回生”后，美国航宇局一片欢腾，美国总统尼克松也特地发来了贺电，他说:“我代表美国人民对你们成功地修理了世界上第一个真正的空间站表示祝贺和赞赏。在你们离开地球的两个星期里，你们完成了临行前的誓言:我们要修理好所有的东西，还要做更多的工作。既然人类在空间能像在地球上那样工作，我们大家现在都有了新的勇气。”

成功完成拯救天空实验室的任务之后，3名航天员开始进行科学实验，他们用阿波罗天文望远镜对太阳进行观测，拍摄地球照片，进行生物医学实验，并全面考察了空间站上的生活系统和生命保障系统。各种研究项目表明，航天员完全可以在太空环境中生活和长时间工作。

经过28天的轨道飞行之后，3位航天员于l973年6月22日返回地面。一个月后的7月28日，第二批3名航天员比恩、加里奥特、洛斯马又乘飞船前往天空实验室，继他们之后是第三批航天员卡尔、吉布森、玻格的进驻。后两批航天员分别工作和生活了59天和84天，他们比第一批航天员完成了更多的科学实验。这些实验共分为四大类:第一，对太阳进行观测研究;第二，进行较长时间的生物医学研究;第三，对地球资源进行细致勘测;第四，进行全面工程技术实验。

l974年2月7日，第三批航天员离开天空实验室返回地球，此后天空实验室开始处于无人飞行状态。l979年7月l l日，随着地面人员发出的最后一道指令，天空实验室启动制动火箭。7月l2日，当地时间零时37分，这座共计飞行2249天、航程一亿四千万千米的空间站坠入大气层，在南印度洋和澳大利亚西部荒凉的沙漠地区撒下了数吨残骸。