太空行走进化史

航天 · 2016-11-1 01:21:24

一、太空行走史前史 　　　　飞天的梦想

不想飞的人算不得真正有梦想的人。飞的事迹史不绝书：嫦娥曾占用丈夫的名额飞向月球；“墨子为木鸢，三年而成，飞一日而败”；就连五帝之一的舜也曾手持斗笠纵身一跃，“有似鸟张翅而下，得不损伤。” 　　科学革命以降，对飞行的渴望延伸到大气层以外。1638年，约翰·威尔金斯在《发现新世界》一书中描绘了人类在低重力环境下月球行走的样子：“站在月球上，就像站在地面上一样稳……移动速度比任何地球生物都要快。”身临其境的描述堪比1969年人类登月时电视主持人的解说。 　　后来的凡尔纳、威尔斯都继承了这一科学幻想传统，描述过人在失重状态下的行为。但第一个在科学意义上提出太空行走设想的人非俄国“宇航之父”齐奥尔科夫斯基莫属。他在《太空漫游》一书中以插图的形式画出了身着宇航服的人使用气闸舱进行出舱活动的情景。书中技术细节之丰富不禁令人感叹这个先知竟然生活在连飞机都没有问世的一个多世纪以前。 　　　　人能在太空生存吗？

幻想归幻想，当苏联把第一颗人造卫星发射到美国头顶上时，这两个被太空成就激励起来的国家都开始认真考虑如何把人送入太空了。当时有科学家认为事情未必像科幻小说里描述的那么简单。太空中有害的辐射和强烈的温差很可能会致人于死地，哪怕他躲在金属飞船里。于是要进行试验。当事情关乎国家利益时，不会有人再去考虑动物权益。一批动物被V-2火箭、拆掉弹头的导弹和人造卫星送入太空。在这场太空生存实验中，苏联人偏爱狗（也许是继承了巴浦洛夫实验的传统），而美国人钟情于更接近人类的黑猩猩。由于技术所限，它们大多没能活着返回地面。以人类的观点看，这些牺牲是值得的。既然证明了哺乳动物能够在太空中生存，那么人应该也不特殊。 　　　　二、跌跌撞撞步入太空 　　　　星星更加明亮、也不闪烁 　　加加林在1961年4月12日看到了有史以来最明亮的星空，那时他与星星之间比我们少了一层大气的阻隔。除了“我感觉很好”这类例行公事的汇报，他还向地面人员描述着：“天空完全是漆黑漆黑的，地平线是由美的浅蓝色”。很快就有人看到了更加灿烂的星空。苏联为夺取太空行走的“第一”称号，冒险用技术尚不成熟的“上升”2号飞船把列昂诺夫送入太空时，列昂诺夫小心翼翼地飘到飞船5米外，“屏住呼吸，看着布满星星的漆黑太空发生急剧变化……星星比地面上看到的多得多，更加明亮，也不闪烁。”这时他与星星之间的距离比加加林还少一层飞船的舷窗。 　　　　“你不会来拽我的手吧？” 　　从加加林进入太空的那一刻起，美国人知道自己又落后了。但他们决定后发先至，很快宣布要在十年内登上月球。这意味着他们还有太空行走、交会对接等一大堆难关需要攻克。第一个出舱行走的美国人是爱德华·怀特。他在列昂诺夫后三个月进入太空，从容地在太空里漂浮了20分钟，其间用喷气枪控制身体的运动，自由飘浮、十分惬意。当指令长提醒他回舱的时间已到时，意犹未尽的怀特警觉地说：“你不会来拽我的手吧？” 　　　　三、“我们要赢的挑战” 　　美国也许输掉了太空竞赛前期的所有对局，但他们知道，只要能在最后一局扳回，之前的那些比赛就只能算热身，没有人还会记得。在这一信念推动下，肯尼迪总统把最后一局的比分定的很高。1962年9月12日，他在赖斯大学发表了演说《我们选择登月》的演讲：“太空值得全人类尽最大的努力去征服……我们决定登月……不是因为它们简单，而是因为它们困难……这个挑战是是我们不愿意推迟的挑战，是我们要赢的挑战。”美国这架大机器发动了。 　　　　“闭嘴，给我一只香蕉”

登月意味着宇航员要长时间暴露在月球表面微重力的真空环境中。这是另一种形式的太空行走，之前还无人尝试过。对潜水颇有心得的美国宇航员斯科特·卡彭特认为潜水带来的失重感与太空飞行差不多。在他被任命为“阿波罗”应用计划分部主任后，开始大力推进宇航员水下训练。 　　最先受益于水下训练的宇航员是巴兹·奥尔德林。他在为“双子星座”12号飞行任务的太空行走做准备时，在水池中进行了大量训练，以学习如何在失重情况下迈开步子。为保险起见，所有的舱外操作都要在水下练上许多遍，其中也包括那些单调乏味的事。当他一遍又一遍地重复拧螺栓的动作时，突然感到自己的行为非常荒谬。一个优秀的战斗机驾驶员竟然被“训练”做这么简单的事情。从水里出来后，他 “高声喊叫了一声”，以发泄郁闷之情。当同伴问他出现什么状况时，奥尔德林回答：“闭嘴，给我一只香蕉。”（美国早期曾用黑猩猩进行载人航天试验）这个笑话很快传遍训练中心，有一阵子奥尔德林的办公桌上总堆满了同事们带来的新鲜香蕉。 　　后来奥尔德林不但如愿进行了成功的太空行走，还被选中成为第二个踏上月球表面的人。 　　　　让飞行员学会挑拣岩石更容易

随着成功的太空行走次数不断增加，美国已有足够的信心把人送上月球。但他们总不能空手而归，科学家和友好国家的政要都需要月球岩石做礼物。于是有人建议从地质学家中选拔出宇航员候选人，把登月科考含量尽量做得高一些。宇航员训练中心的人最清楚训练一个外行在失重条件下大头朝下驾驶飞船有多难，他们主张不如给现有的宇航员开设地质课。用德科·斯莱顿的话说，就是“培养一个飞行员挑拣岩石比培训一个科学家驾驶飞船容易得多”。 　　为了教会这些飞行员如何穿着沉重而供氧量有限的宇航服在最短时间内找到有用的岩石标本，从1962年开始，地质学家带领他们在夏威夷、冰岛、加那利群岛等荒凉如月球的地方进行地质考察训练。宇航员要学习辨认岩石，采集标本，绘制地质图。这类训练一直持续到1972年最后一次登月前夕。苏联宇航员也在1969年完成了类似训练，不幸的是，屡发屡败的火箭让苏联人失去了上月球捡石头的机会。 　　最后结果正如德科·斯莱顿所料。在所有登上月球的12个人当中，只有杰克·施密特具有专业地质学家的身份，但他却在进出登月舱时划破了宇航服的口袋。最具科学价值的地质发现（最古老的月岩）恰恰是一个飞行员做出的。 　　　　忘记交规、专心驾驶

宇航员吉恩·塞尔南首次在月球上驾驶月球车，掀起了亿万年未曾被扰动的尘土　　此时美国并不知道苏联已经没有能力把人送上月球。为避免两国宇航员同时踏上月球，导致这场竞赛结果难分伯仲的尴尬结果出现，美国工程师想出了让宇航员开车在月亮上考察的主意。这将是一个新的看点，而且在有限时间内，车轮定然比双腿跑得更远，勘查更多的月球表面。这真是一个只有在“车轮上的国家”长大的人才想得出的主意。 　　为此，早已会开飞机的宇航员还要重新学习开车。月球车虽然是一辆电瓶车，速度不快，但它要去的地方比很多地方都要险恶。月球上没有红绿灯和斑马线，但有厚厚的尘土和突兀的月岩。因为没有大气散射光线，月球上的阴影处比最黑的天空还要黑，你不会知道里面隐藏着坑洞还是什么别的。万一宇航员不慎跌下车辆，把玻璃面罩摔坏，他注定要成为烈士了。所以虽无交通法规约束，宇航员仍不能肆无忌惮地驾驶月球车，他们必须学会在微重力条件下轻打方向盘，小心避开潜在的障碍。 　　　　　　四、脱离母体自由飞

首次无系留太空行走，宇航员布鲁斯·麦坎德雷斯创造历史　　　　目睹了美国在月球上大出风头，苏联马上把力量投入到空间站的建造中，以期在这个新的太空领域重新称王。空间站是由多个舱段组合而成的，它的组装和维护都需要宇航员进行大量的太空行走。在20世纪70年代的有一段时间里，苏联的“礼炮”号空间站和美国的“天空实验室”空间站同时出现在太空中，两国宇航员也各自进行着忙碌的太空行走。在实践中美国人意识到连接在飞船和宇航员之间的“脐带”不但是生命的保障、也是行动的障碍。他们开始思索怎么去掉这根常常把宇航员缠住的脐带。最好的办法当然是把所有给养背在身上。宇航员在天空实验室内部进行了的“载人机动单元”测试飞行。设计者希望这种机动单元可以为太空行走的宇航员提供氧气、水、食物和动力。也就是说，它将是一台单人宇宙飞船。遗憾的是天空实验室的寿命太短了，它只接待了三批宇航员，最终这种载人机动单元也没能飞出空间站接受考验。 　　人类真正实现无系留太空行走已经是十年后了。在1984年2月，航天飞机宇航员布鲁斯·麦坎德雷斯成为人类首个无绳太空行走的宇航员。通过使用改良过的载人机动单元，他得以在空中自由地飞翔。机动单元是靠喷出氮气提供前进、后推或转弯的动力。在地球上它重140公斤，但在太空里，它轻得像一根羽毛，一点儿气流就能让它飞个不停。2001年，载人机动单元被“背包推进装置”所取代。但现在国际空间站宇航员仍有类似的装备以备不时之需。经过上下五千年、纵横千万里的不懈探索，地面上的渺小人类终于实现了自由飞行的梦想。(赵洋) 　　来源：科学松鼠会

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