一路闯关奔圣诞

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   “对于肯尼迪航天中心的工作人员来说,圣诞节提前三天来到了。”发现号航天飞机成功着陆后,一位美国航宇局的官员喜悦地说。
  这次代号为STS-116的飞行真可谓是一路闯关奔圣诞了。
  


  黑夜中发射
  
  发现号航天飞机本次发射是在夜间进行的,这是自2002年11月23日的晚上奋进号从肯尼迪航天中心发射升空后的首次夜间发射,时间相隔了4年多。
  从技术上讲,航天飞机在夜晚升空并不存在什么困难。早在1983年8月30日,挑战者号就是在凌晨从肯尼迪航天中心升空,并在夜色中返航,成为航天飞机历史上的第一次夜间升空和降落。从那以后,航天飞机已进行过二十多次的夜间发射。
  夜间发射的一个好处是,航天飞机发射时机的选择增加了,在未来几年,航天飞机将频繁升空,因此有必要恢复夜间发射。为了在2010年航天飞机全部停飞前完成国际空间站建设,他们需要重新具备在夜间发射航天飞机的能力。这其中的原因主要是根据轨道运动的特定定律,尤其是航天飞机在太空、国际空间站等目的地的运动状况,发射时间不能随意安排。
  但是,自从2003年哥伦比亚号航天飞机失事之后,美国航宇局谨慎了许多。他们将航天飞机的发射时段限定在白天,目的是能够在航天飞机发射升空的过程中进行监测,能够更清晰地拍摄外部燃料箱是否有危险泡沫材料脱落。
  经过数次的日间发射后,美国航宇局的技术人员认为,航天飞机外部燃料箱的安全性能已经得到了保证,不会在航天飞机执行任务时制造事端。于是,美国航宇局取消了日间发射的限制,但是同时,他们又在原来监测设备的基础上,增加了新的航天飞机脱落物监测装置,以确保拍摄脱落下来的一切可疑碎片。
  经过前期的铺垫,2006年12月4日,发现号航天飞机发射倒计时正式启动,按照发射程序,准备在当地时间7日21时35分发射升空。然而好事多磨,就像上次阿特兰蒂斯号发射前麻烦不断一样,发现号也同样遭遇到了技术和天气的阻挠。
  预计发射的前两天,美国航宇局的工程师在一次例行检查中发现了两个故障,一个故障出现在动力系统上,另一个则是航天飞机固体火箭推进器的黏合剂出了问题。一天后,工程师排除了故障,但是发射当天的天气却又来“搅局”。根据气象预报,7日将有股冷空气前锋抵达美国南部,发射当晚的云层将离地面很近,因此气象学家认为航天飞机成功发射的概率太低,不易发射。这样的天气让美国航宇局忧心忡忡,因为时间已经不多了。
  


  太空新年麻烦多
  
  在太空中欢度新年,听上去是很美妙的一件事,可是美国航宇局却殚精竭虑,不想让7名发现号上的航天员在太空中过新年。这是为什么呢?
  问题出在航天飞机的计算机设置上。由于航天飞机制造的年代在20世纪70年代,因此内部的设备都采用了当时的技术,当时的工程师们并没有想到,航天飞机经历了三十几年的坎坎坷坷,仍然还在服役。当时的一些计算机设置延续到今天,会留下一些不易察觉的隐患。
  比如,当时的技术人员在设计控制航天飞机的计算机时,对于记时装置处理得过于简单。比如,发现号航天飞机上使用的时钟是从零开始,不断累加的,当越过了每年的最后时刻后,时钟并不自动转回1月1日,而是在原来的日期上继续加上1天,这样,2006年底升空的发现号航天飞机如果在太空中停留到新年到来,时钟并不把那一刻作为新年的第1天,而是认为那天是2006年的第366天。
  时钟不一致会出现什么问题?工程师们还不得而知。但是,发生危险的可能性肯定是存在的,因此在不能从软件上解决时钟等问题的情况下,美国航宇局在航天飞机的飞行时间安排上,竭力避免跨年度的航行。
  所以,糟糕的天气让美国航宇局的工作人员们的心情也变得糟糕起来。假如发现号被迫在太空中过新年,假如由于时钟问题使发现号遭遇到危难,另一架航天飞机将不得不前往太空,把被困的航天员解救回来。这个候补计划简直就是一部壮观美国灾难大片,只是在现实中,没有人希望让这样的大片上演。
  


  最复杂的任务
  
  大片最终并没有上演。12月9日天气好转,美国东部时间晚8时47分,发现号航天飞机成功发射升空,这是4年来美国航天飞机首次恢复夜间发射。离开了地面的航天飞机似乎时来运转了,这次被称为最复杂的飞行任务并没有想象中那么困难。
  升入太空后不久,航天飞机上的航天员就对航天飞机进行了一次“体检”,专家尼古拉斯·帕特里克操纵航天飞机14米长的机械臂,以及一条安装有摄像机和传感器的吊杆,对航天飞机热防护装置进行检查,查看航天飞机在发射过程中是否受到了损伤。在检查航天飞机左翼强化碳复合材料时,拍摄的高清晰度照片显示,在航天飞机左翼前缘传感器的这个位置上略微有些凹凸不平。
  有过去航天飞机失事的前车之鉴,这一点点小瑕疵也令美国航宇局如临大敌。在航天飞机与国际空间站成功对接后,发现号上的航天员中断了计划中的任务,先对左翼前缘传感器进行了二次检查。经过分析后,专家们认为,这些小的撞点并没有给航天飞机造成有威胁的损伤,后续任务可以正常展开。所有人都松了口气。
  美国东部时间12月12日下午3点半,美国航天员罗伯特·柯宾和欧空局的克利斯特·富格尔桑开始长达6小时的第一次太空行走。两个人的主要任务是给空间站安装上重达2吨、价值1100万美元的巨大结构组件。两人首先指挥航天飞机的舱内人员操控机械臂,将结构组件精确地调度到预定的安装位置。然后,两名航天员开始结构组件的后续安装、固定和接线工作。晚上10点,两人才完成任务,返回航天飞机的闸舱内。
  如果说两位航天员第一次行走是搬运工身份的话,那么他们的第二次行走就是电工身份了。14日,罗伯特·柯宾和克利斯特·富格尔桑再次出舱,开始执行第二次太空行走任务。两个人要对国际空间站美国舱段电力系统的4条电力线路中的2条重新接线。为了保障两人在操作过程中的安全,地面控制中心提前切断了美国舱段的电力供应。然后,两人让这部分电力系统与原来的临时供电装置脱离,转接到新的太阳能电池板供电装置中。这套新的太阳能电池板是2006年9月由阿特兰蒂斯号航天飞机的航天员送到空间站并架设好的。两人的电工技巧似乎比搬运工技巧更为熟练,他们比预定时间提前了1个小时完成任务,在工作的间隙,他们甚至还欣赏到了流星划过大气层,以及地球上的北极光。
  16日航天员进行了第三次太空行走,这次任务由已经“身经百战”的柯宾和初次上阵的女航天员苏尼特·威廉姆斯执行,这回他们的角色是搬运工和电工一肩挑。两人首先继续第二次太空行走未完的任务,把美国舱段电力系统没有重新接线的那2条线路接好。然后,两名航天员又从发现号有效载荷舱内搬运出一套轨道碎片防护板,安放到国际空间站外的舱段连接处。这套防护板可以保护空间站免受一些微小的陨石及太空碎片的撞击。在未来的任务中,防护板将被安装完毕。
  一项项任务顺利完成,就在第三次太空行走接近尾声的时候,两人却突遇意外……
  


  顽固的太阳能板
  
  柯宾和威廉姆斯最后要执行的任务是回收一组旧的太阳能电池板。
  在12日,也就是电力系统重新布线之前,国际空间站上的航天员就曾对这块37米长的太阳能电池板下达指令,试图让其折叠起来,为将来安装新的太阳能装置腾出地方。当时威廉姆斯给电池板下达了折叠的指令,然后电池板就像百叶窗的叶片一样,开始折叠并收缩进一个扁平的盒子中。可是折叠过程仅仅进行了不到1/4,金色的电池板底部出现了弯曲,电池板的收缩卡壳了。
  这个问题航天员其实早有预料。虽然折叠太阳能板听上去很简单,但是这个任务其实比给电力系统重新布线还困难。因为这块太阳能板已经在太空中工作了6年,自从2000年12月以来,该太阳能板每过45分钟,就会经历一次温度变化的循环,从摄氏110度下降到摄氏零下110度的低温状态,然后再回到高温状态。它原来的使用期限是到2003年,应该在那年哥伦比亚号航天飞机执行任务时更换,可惜当时出了事故,于是太阳能板又超期服役了3年之久。作为提供临时电源的装置,这块太阳能板忠实地执行了任务。可是,技术人员明白,太阳能板的材料显然已经老化了,折叠计划不太可能会一帆风顺。早在发现号升空之前,一位航天员就对回收太阳能板打了个比方:“假如你把一张地图摊开,放在车外达6年之久,然后你把地图重新拿到车里面,想把它按照当年的样子折叠起来,你会发现要么地图根本折叠不起来,要么不能按原样折叠。”
  现实果真如此,美国航宇局当即决定,暂时放弃对这块太阳能板的回收计划,而是把它调整到能为新太阳能板留出空间即可。威廉姆斯不断尝试着展开和收缩太阳能板的操作,终于让它以半折叠状态停在合适的角度位置,给未来安装新装置留出了空间。


  不过,美国航宇局并没有死心,于是在第三次太空行走的任务中,加入了手动回收太阳能板的工作。柯宾和威廉姆斯在太空中对它推拉扯拽,晃来晃去,但是这架太空中的“手风琴”就是不收拢起来。最终,在耗尽了剩余的太空行走时间后,两人无奈地放弃了回收计划,返回舱内。
  对于简陋的空间站而言,拥有一块虽然陈旧、但是可以备用的太阳能板将让能源供应宽裕许多,所以,美国航宇局下定决心要回收这块太阳能板,不惜在18日临时增加了第四次太空行走任务,再次尝试手动回收太阳能板。经验丰富的柯宾第四次走出了航天飞机,这让他的名字光荣地载入了航天史册,罗伯特·柯宾成为在一次飞行中,第一位完成四次太空行走的航天员。经过5个小时的努力,这块顽固的太阳能电池板终于被收进了盒子。
  然而,新增加的太空行走任务也使航天飞机比原计划耽搁了一天。航天员们能在新年前回到地球吗?
  
  重建信心
  
  除了天气影响使着陆时间有所推迟外,返航过程一切顺利,美国东部时间22日下午5点半,发现号航天飞机平安降落在肯尼迪航天中心,结束了为期13天的太空之旅。
  本次飞行除了继续搭建国际空间站之外,航天员们在航行中还完成了一些科学实验,在返航的途中,他们释放了两颗能够测量地球低轨道大气层的密度和成分的微型卫星,卫星采集的数据将使人们能够更准确地预测轨道中飞行器的运动,未来的太空飞行将更加有保障。
  最复杂的飞行任务却完美地完成了,让美国航宇局官员们信心逐渐恢复。2007年,航天飞机的发射任务增加到了5次,不过由于成功恢复了夜间发射,以及解决了隔热板上的一些问题,官员们对未来的任务充满了信心。


  人们对国际空间站也越来越有信心了。随着航天飞机一次一次穿梭于太空,空间站的质量和体积不断增加,电力系统彻底更新了。虽然国际空间站的建设任务还未完成,但是捉襟见肘的时期正在过去,太空中的这个桥头堡将为人类探索宇宙发挥更大的价值。
  7名航天员与在肯尼迪航天中心的家人会合,准备过圣诞节去了。而心系太空的地球人将仍然继续争分夺秒地闯过一道道关卡,奔向充满诱惑和危险的宇宙。
  
  民族熔炉
  
  本次发现号上的7名航天员中,有6位美国人,另外一位是代表欧洲空间局的瑞典人克利斯特·富格尔桑。而在6名美国航天员中,任务专家罗伯特·柯宾和琼·希金博特姆是非洲裔美国人,苏尼特·威廉姆斯为印度裔美国人,尼古拉斯·帕特里克则出生于英国。美国航宇局说,这次飞行是历次航天飞机机组成员中“成分”最多样的一次。(波特)
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