中国青年报：发现号航天飞架重返太空

http://www.sina.com.cn 2005年07月13日 07:42 中国青年报

　　柯南

　　在经历了两年半的停飞之后，美国宇航局(NASA)将于美国东部时间13日下午将发现号航天飞机重新送入太空。如果发射计划没有被天气或者其他因素延误，发现号将载着7名宇航员和15吨送往国际空间站的补给物资，开始为期12天的太空旅行。这是自哥伦比亚号航天飞机在空中解体的惨剧发生后，美国再次用自己的航天器把宇航员送入太空。

　　6月30日，经过了两天的会议之后，NASA在佛罗里达州的肯尼迪航天中心宣布，发现号航天飞机将于7月13日发射。“在一场激烈的讨论之后，我们的团队作出了决定：我们已经做好了发射的准备。”NASA的新局长迈克尔·格里芬(Michael Griffin)在会后宣布。

　　NASA的这项计划称作“重返飞行”(Return to Filght)，它的目标是重新启动因为哥伦比亚号航天飞机失事而暂停的美国载人航天飞行计划。最初，NASA打算在今年5月份发射发现号航天飞机。由于一系列的技术问题，包括发现在燃料管上积聚了过多的冰，发射暂时中止，发现号被推回库房。

　　上个月中旬，发现号重新回到了发射台上。由两名资深宇航员理查德·卡维(Richard Covey)和托马斯·斯塔福特(Thomas Stafford)领导的一个独立专家组审查了这一年多以来NASA对航天飞机安全措施的改进。此前哥伦比亚号事故调查委员会对航天飞机的安全问题提出了29项建议，其中15项是至关重要的。6月28日，这个专家组发表了他们的最终报告。“专家组相信NASA已经满足了事故调查委员会提出的建议中的12个”，报告写道，“剩下的3个建议是如此具有挑战性，以至于NASA无法满足委员会的要求。但是NASA已经进行了大量的研究、分析、硬件改进和设计鉴定，并且取得了坚实的进展。”

　　尽管航天飞机还没有满足事故调查委员会的所有建议，NASA还是决定让航天飞机恢复飞行。这份报告强调说，载人航天飞行“是不可能把风险降到零的。”NASA的格里芬局长尽管认为在过去的两年半时间里NASA已经极大地降低了航天飞机的风险，但是“我们不能忽视一个事实，即航天就是有风险的”。

　　尽管专家组和NASA认为不能满足所有的建议并不意味着航天飞机是不安全的，但确有专家持不同意见。据《纽约时报》报道，杜克大学的历史学教授阿历克斯·罗兰(Alex Roland)曾任NASA的历史学家，他认为航天飞机在本质上是有缺陷的，最初几次飞行可能保持安全，但是随着问题的累积和NASA逐渐放松警惕，事故可能再次出现。

　　泡沫塑料是哥伦比亚失事的杀手

　　2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在圆满完成了15天的在轨飞行任务之后重返地球。在回家的最后一刻，哥伦比亚号在得克萨斯州上空解体，7名宇航员遇难。几个月后，事故调查委员会确认，造成哥伦比亚号惨剧的罪魁是从航天飞机外贮箱———储存液氢和液氧的燃料箱———上脱落的一小块泡沫塑料。这种覆盖在整个外贮箱上的泡沫塑料的作用是隔热，防止低温燃料过快蒸发以及外壁结冰。

　　调查人员后来检查哥伦比亚号升空时的录像，发现从外贮箱上脱落的一块手提箱大小的泡沫塑料击中了航天飞机的左翼。当时即使有人观察到这一现象，也不会想到它竟然能砸坏左翼前缘的强化碳材料防热瓦。后来，调查人员在地面上用一门空气炮发射类似尺寸的泡沫塑料，重现了当时的情景，发现这样的碎片确实能够破坏防热瓦。因此，哥伦比亚号的命运在发射的时候就已经确定了。一块受损的防热瓦不能挡住重返大气层时的炽热气体，最终导致了航天飞机的结构受到破坏，在空中爆炸解体。

　　为了防止泡沫塑料再次对航天飞机造成破坏，NASA在这两年间重新设计了外贮箱。在航天飞机和外贮箱的连接部位本来喷涂了大块的泡沫塑料，防止这个部位结冰。但是正是这个部位的泡沫塑料脱落了下来，砸坏了哥伦比亚号。在新的设计中，这里的(指航天飞机和外贮箱的连接部位)泡沫塑料被完全取消，代之以电加热器。输送液氧的燃料管上也装上了类似的加热器，防止结冰。此外，工程师还改进了外贮箱泡沫塑料的喷涂方法。使用新的喷涂方法之后，任何大于14克的泡沫塑料碎片都不太可能脱落下来。

　　调查委员会还发现了其他的潜在威胁。其中一个威胁来自助推火箭的固定螺栓。当固定在外贮箱两侧的固体助推火箭燃烧完毕之后，连接二者的螺栓就会炸开，让助推火箭的空壳和其余部分分离。NASA重新设计了这个部件，避免爆炸后的螺栓碎片击中航天飞机。

　　另外的一些改进措施非常简单而直接。在哥伦比亚号事故分析过程中，只有少数录像资料可供使用。而在这次发射中，将有超过100台以上的摄像机拍摄航天飞机升空的场景，其中一些摄像机将安装在飞机上，拍摄到的录像将立即被送回控制中心进行分析，确保不放过任何大于2.5厘米的脱落物体。在航天飞机和外贮箱上也装有摄像机，用于监控它们分离时的情况。

　　航天飞机本身也经过了改造。在两翼里安装了新的加速度和温度传感器。这些传感器每秒可以进行两万次测量，用于监测微小的撞击事故。

　　最大的改进恐怕是一根长15米的横杆。这根横杆附加在航天飞机货舱原有的机械手上，装有红外线和可见光摄像机，宇航员可借助它扫描航天飞机的表面，寻找可能的伤痕。

　　7位宇航员外加15吨的补给

　　本次飞行任务(代号STS-114)仍然由7名宇航员参与，他们分别是机长艾琳·柯林斯(Eileen Collins，女)，飞行员詹姆斯·凯利(James Kelly)，任务专家史蒂芬·罗宾森(Stephen Robinson)、温迪·劳伦斯(Wendy Lawrence)、查尔斯·卡马达(Charles Camarda)，澳大利亚的宇航员安德鲁·托马斯(Andrew Thomas)和日本宇航员野口聪一。

　　毫无疑问，让宇航员进入太空并安全地返回，就是这次任务的最大成功。不过他们还是要进行一些其他的工作。首先，发现号的货舱携带了大约15吨的补给品和仪器。这些物资将运往国际空间站。自从哥伦比亚号事故以来，国际空间站只能依靠俄罗斯宇宙飞船进行有限数量的补给，在去年年底甚至发生了食品短缺。尽管上个月俄罗斯的宇宙飞船刚刚送来了食物，发现号还是为空间站带去了额外的食物，为将来的活动做好储备。

　　除了准备填满国际空间站的厨房，发现号还将带去一些用于替换的零部件。国际空间站的4个用于稳定自身姿态的陀螺仪中的两个出现了故障，其中一个于2002年6月失效，而在今年2月，另一个也出现了故障。空间站不得不依靠剩余的两个陀螺仪运作，这也为它增加了脱轨的风险。宇航员这次准备进行太空行走，替换这两个有故障的陀螺仪。

　　发现号和国际空间站上常驻的宇航员还有一项重要的任务要完成，那就是检验一些确保航天飞机自身安全的工作程序。在航天飞机升空后，宇航员将拍摄外贮箱和航天飞机本身分离的情况，确保这一过程不会对航天飞机造成损伤。在与国际空间站对接之前，发现号会把腹部朝向空间站，这样空间站上的宇航员就可以拍下发现号腹部的照片并把它们传回地面。控制中心会仔细检查这些照片，找到任何可能的损伤痕迹。

　　堵住漏洞

　　在哥伦比亚号事故发生之后，NASA表示，即使在返回地球之前发现了航天飞机的致命故障，也没有任何方法可以实施修理。现在，NASA已经研制出了一些实验性质的修理方法。史蒂芬·罗宾森和野口聪一将对这些修理方法进行测试。在太空行走中，野口将用一种含有金刚砂的粘接剂修补预先准备好的已损坏的防热瓦。然后这些实验样品将被带回地面进行实验，以测试它们能否经受住重返大气层时的考验。

　　导致哥伦比亚号事故的，并非覆盖航天飞机全身的两万多块石英防热瓦，而是另外一种强化碳材料制成的防热瓦。这些防热瓦位于机头和机翼的前缘，可以承受比石英防热瓦更高的温度，但是它们也比石英防热瓦更脆弱。正如地面实验所证明的，一块不太大的泡沫塑料在升空过程中脱落下来，砸到强化碳防热瓦上，就能让防热瓦产生裂缝。NASA航天飞机项目副主管韦恩·黑尔(Wayne Hale)说，实验已经表明，“即便是比一个洞还小的一道裂缝，也可能造成一场灾难”。

　　用于修补强化碳防热瓦的材料包括一种叫做NOAX的复合材料，由聚合物粘接剂和碳化物粉末混合而成。罗宾森会在发现号的货舱中用这种修补材料修复已经损坏的强化碳防热瓦。同样，这些瓦片也会被带回地面，检验修复的效果。

　　人类探险飞行器将取代航天飞机

　　按照计划，航天飞机这个20世纪70年代末的设计，将于2010年结束它们的使命。即便上述的防范和修理的方法被证明对航天飞机有效，航天飞机也只不过是一个迟暮的英雄。现存的三架航天飞机——阿特兰蒂斯号、发现号和奋进号到时将全部退役，NASA不再建造新的同类型航天飞机。接替航天飞机的将是被称作CEV(人类探险飞行器)的新一代航天器。2003年，美国总统布什公布了新的航天计划，将于2015年重返月球，更远的目标包括载人登上火星。CEV将被用于这些计划中。

　　即使生命不到5年，NASA还是要花大约两年时间全面改装现有的3架航天飞机。国际空间站的建造尚未完成，缺少了航天飞机，空间站就会停工。如果要在2010年建成国际空间站，这些航天飞机还要飞行大约15次(原始的计划是28次)。此外，对于哈勃太空望远镜的退休问题还在争论中。如果NASA决定暂不抛弃哈勃望远镜，再执行一次维护任务，航天飞机仍然是一个强有力的候选方式(另一个方式是使用机器人修复哈勃)。

　　所有这些事都汇聚到了13日发现号的发射。NASA正处于士气旺盛的时期，过去两年来绝大多数项目都取得了空前的成功；格里芬作为新局长刚刚上任；7位男女宇航员就坐在这个巨大的飞行器中间。航天飞机项目副主管黑尔在今年4月的一份备忘录里写道：“历史正在注视着”。