從遠古開始,我們的祖先就帶著敬畏的眼光眺望那無垠的太空,那裏有滿天的星斗,那裏有奇妙的幻想,還有傳説中的仙人。人類一直夢想著離開地球,飛向太空,去欣賞那裏的美景,探索那裏的奧秘,開發那裏的資源。
“地球是人類的搖籃,但人類不會永遠生活在搖籃裏”,俄羅斯宇航之父齊奧爾科夫斯基的這句名言簡練地概括了人類的太空之夢。經過無數次勇敢的嘗試,人類終於在20世紀邁入了通天的門檻,太空成為了人類除了陸地、海洋和大氣層之外的第四個生存環境。從此,各類形形色色的運載火箭、人造衛星、空間探測器、宇宙飛船、航天飛機和空間站等航天運輸系統和航天器競相登天,他們與滿天的繁星為伴,成為指引人類不斷向上的新坐標,改變了人類的工作、生活甚至思維方式,不但造福現在,還將造福未來。
1、童年時代
幻想有時能成為科學的基礎,大膽的幻想和猜測,常常是激發科學家創造的動力和目標。航天離不開火箭,大約在宋元年間,中國出現了最早的火藥火箭,到了明朝,火箭已經開始在軍事和民用領域得到廣泛應用,人類第一次開始嘗試飛上天空。14世紀末有一位中國的官吏名叫萬戶,他把自己捆在一把座椅上,兩隻手各拿一個大風箏,在座椅的背後裝上47枚大火箭,然後叫他的僕人同時點燃47枚大火箭,萬戶原本想借著火箭向前推進的力量,加上風箏上升的力量飛上天空,然後利用風箏平穩著陸,但是沒想到結果火箭一點火就發生了爆炸。萬戶為此獻出了生命,成為人類歷史上第一個為航天夢付出代價的人。在20世紀70年代的一次國際天文聯合會上,人們將月球背面的一座環形山命名為“萬戶山”,以紀念這位第一個企圖利用火箭做飛行的人。
中國的火箭技術在文藝復興前後傳入歐洲,直到19世紀初終於出現了近代火藥火箭。隨著科學技術的發展,人們逐漸認識到,火箭不但能在空氣中飛行,還可以在大氣層外的真空中飛行,因此火箭的誕生和發展,成為太空飛行的技術基礎。
19世紀後期到20世紀初期,涌現出許多富有探索精神的航天先驅者。1883年俄羅斯的齊奧爾科夫斯基首先從理論上證明,太空為真空狀態,而火箭燃料的燃燒並不需要氧氣,因此火箭可以作為宇宙航行的動力。1885年他提出發射人造地球衛星的設想,他還提出了有關載人宇宙飛行的一系列設想,並從理論上提出了宇宙航行第一公式。而所有這些都成為現代航天學的理論基礎。
與齊奧爾科夫斯基一樣,為早期的航天研究做出巨大貢獻的還有美國的哥達德和德國的奧伯特。1919年,戈達德用複雜的計算説明,登月火箭是可以製造出來的。“戈達德”這個名字在美洲大陸很快被傳為笑柄。但這絲毫不影響戈達德在姨媽的農場裏深居簡出,刻苦攻關。 1926年3月16日,他終於成功地點燃了人類歷史上第一支液體驅動火箭。差不多與此同時,德國科學家赫爾曼.奧伯特在火箭研究領域也取得突破性進展。更為重要的是在他的影響下德國掀起了一股火箭熱,奧伯特建立了世界上第一個宇宙旅行協會。在這個協會中走出了許多年輕的火箭專家,其中最為著名的是馮 布勞恩,這位當年18歲的年輕人後來成為第一次將人類送上月球的總負責人。
第二次世界大戰的爆發,直接催生了人類歷史上第一枚投入使用的火箭的誕生。 1931年德國陸軍首先認識到火箭具有重要的軍事潛力,並開始組織以馮 布勞恩為首的一批科學家從事液體火箭研究,他們很快研製出A1號火箭,但在試驗時爆炸了。他們在A1的基礎上,不斷進行改進,到1942年10月3號,A4號火箭首次發射成功,飛行速度達到每秒兩公里,飛行距離180公里,是歷史上第一枚彈道導彈。它的設計雖然還不夠完善,但卻是人類擁有的第一件向地球引力挑戰的工具,成為航天發展史上的一個重要里程碑。可是,德國只看重A4號的軍事價值,便以德文“復仇”一詞的第一個字母V,將A4號火箭改名為V2號,並下令每天生産30枚。從1943年1月到1945年4月,總共6000枚V2導彈,其中大約有一半被發射到安特衛普、倫敦、馬斯特望赫特和其他城市, V2導彈使12685人喪命,其中2/3為平民。
2、地球上空的“金蘋果”
隨著第二次世界大戰的結束,美蘇開始了冷戰歲月,而太空也隨之成為兩國競爭的新領域。為了政治上的需要,研製新式武器和發展大型的遠程運載工具,引起了美蘇政府的高度重視,蘇美兩國首先在人造地球衛星的研製和發射領域展開了一場賽跑。
1956年末,蘇聯獲得的一份情報稱,美國在當年9月曾進行運載火箭試驗,並有可能在未來的幾個月內發射衛星。於是,蘇聯政府改變了原定在1957—1958國際地球物理年期間發射衛星的計劃,改為先發射兩顆簡易衛星,為了領先,蘇聯決定,第一顆衛星只攜帶最簡單的必要儀器,但關鍵是要保證發射的絕對成功,並且讓世人能感覺到它的存在。為此,蘇聯的第一顆衛星安裝了兩台交替工作的無線電發射機,讓世界各地的無線電愛好者能夠接收到它的信號。
與此同時,蘇聯由P7洲際導彈改裝的衛星號運載火箭也已經準備就緒。1957年10月4號晚,衛星號運載火箭攜帶世界上第一顆人造地球衛星,在蘇聯拜克努爾航天發射場發射成功。當天午夜,莫斯科電臺向全世界公佈了這個消息,而此前美國曾想搶先在1957年9月用先鋒號運載火箭發射一顆非常小的衛星,結果因火箭在發射臺上爆炸而失敗了。於是,蘇聯成為了美蘇太空競賽第一個回合的勝利者。由於蘇聯的廣泛而成功的宣傳,在世人的眼中,蘇聯成為在軍事和科學方面的領袖國家,在科學技術和人類文明的進程中,它開創了人類航天的新紀元。人造地球衛星1號共在軌道上運行了92天,繞地球飛行約1400圈,並於1958年1月4號墜入大氣層時燒燬。人造地球衛星1號雖然進行了多項科學研究,但它産生的政治影響更加深遠。
人造地球衛星1號的成功發射,使美國朝野上下一片譁然,美國人將這次失敗看做是輸掉了一場“比珍珠港更重要的戰役”。其實美國早在1946年就開始了人造衛星的研究,但一直進展不快,沒能率先成功發射衛星。在蘇聯人的刺激下,美國加緊研製進程,最終在1958年1月31號,把探險者一號衛星送上了太空。
第三個獨立發射衛星的國家是法國,它于1965年11月26號成功發射了試驗衛星一號。日本也于1970年2月11號成為第四個發射衛星的國家。中國是第五個能夠獨立發射衛星的國家。1970年4月24號,中國用長征一號火箭把“東方紅”一號衛星射入近地點439千米,遠地點2388千米,傾角68.5度的軌道。這顆衛星是一個直徑約1米的近似球形的多面體,質量173千克,超過蘇、美、法、日第一顆人造衛星質量的總合。後來又有英國、印度和以色列自行研製和發射了人造衛星。
自20世紀50年代以來,人類向太空發射了5000多個人造航天器,其中絕大部分是人造地球衛星。人造地球衛星是當代數量最多,用途最廣的航天器,為人類帶來了巨大的財富,使人類在信息傳輸的廣度和深度方面産生了質的飛躍。
3 嫦娥飛天的傳説
人類的夢想是沒有止境的。20世紀50年代到60年代初,運載火箭的極大發展,各種衛星的出現,使人類進入太空成為邏輯的必然。美蘇展開了第二個回合的較量——看誰先把人送入太空。蘇聯早在1956年11月就開始了載人太空飛行的初步規劃,在1957年發射的第二顆人造衛星上,便裝有了密封艙和生命保障系統,只不過太空艙裏的乘客不是人,而是一隻名叫萊伊卡的小狗。科學家們在“萊伊卡”身上連接了用於測量脈搏、呼吸和血壓的醫療儀器,以便獲取航天過程中萊伊卡的機體反映。人們通過無線電觀測到,這位進入太空的第一個“航天員”在長時間失重的狀態下一直很好。因為當時沒有解決飛行器的再入回收問題,小狗“萊伊卡”為人類的航天夢想獻身了。但“萊伊卡”的飛行進一步增強了人們對載人飛行計劃的信心。1958年蘇聯載人太空飛行的研究工作正式展開,到1959年底,第一艘載人飛船“東方”號的設計工作全部完成。
在1960年5月15日到1961年3月25日之間,五艘搭載著狗、假人和各種各樣的實驗儀器的東方號飛船接連升空,為載人軌道飛行做著最後的準備。1961年4月3日,蘇聯政府終於正式批准載人軌道飛行。1961年4月12號,莫斯科時間9點07分,一枚運載火箭載著“東方-1”號,將人類進入太空的第一名使者——尤裏 加加林送入太空,邁出了人類進入太空的第一步。
加加林在繞地球飛行了一圈,成為世界上第一個走出地球家園的人,前蘇聯也成為第一個實現載人航天的國家。加加林軌道飛行成功有著無可辯駁的科學意義。它證明人類在短時間失重狀態下,完全可以正常生活;加加林的成功同樣還有著深遠的政治意義,這意味著蘇聯在載人飛行這一重要領域中,又一次擊敗了美國。
對於時任美國總統肯尼迪來説,蘇聯人首先進入宇宙空間是“多年來美國經歷的最慘痛的失敗”。早在1958年,為了同前蘇聯相抗衡,美國成立了國家航空航天局,成立不久後就宣佈了“水星計劃”,目的就是把美國人儘快送上太空。水星號曾經把一隻黑猩猩送入了太空,最後猩猩安全返回了地面。
面對蘇聯人搶先把人送上太空的事實,美國決定加速自己的航天計劃,最後終於在1961年5月25號,美國總統肯尼迪向全世界宣佈,實施雄偉的載人登月計劃。
時任美國總統 肯尼迪
在60年代結束之前要把人送上月球
並讓他安全返回地球
這就是著名的阿波羅載人登月工程。這項計劃歷時11年,耗資255億美元。在高潮階段,參加工程的有兩萬家企業、200多所大學和80多個科研機構,共有30萬人參與了這個行動。
為了節省時間,美國航天局把試驗的次數限制到了最低點。從1961年到1966年,美國先後發射了9個“徘徊者”號月球軌道器,5個“勘探者”號月球自動著陸器,3個月球軌道器,和10艘雙子星座號載人飛船,對月球進行觀測和調查,確定在月球著陸的可能性,還先後研製了土星一號和一號B火箭,獲取飛行經驗。1968年聖誕節,“阿波羅8”號成功地圍繞月球飛行,航天員向人類奉送了《創世紀》中的詩句。
1969年7月16號,3名航天員尼爾•阿姆斯特朗、尤金•奧爾德林和邁克爾•克裏斯在億萬人的關注下進入阿波羅飛船。 美國東部時間上午9點32分,40層樓高的土星五號火箭在億萬人的關注下,從佛羅裏達的卡納維羅爾角航天基地起飛徐徐升空,載著世界第一艘載人登月飛船阿波羅11號飛往月球。
經過75小時的長途跋涉,阿波羅11號于19號進入月球引力圈。
20號淩晨,阿波羅11號到達距月球上空4500千米高時,服務艙的主發動機逆向噴射,使飛船減速飛行,進入月球軌道。7月20日美國東部時間16時17分,“阿波羅”11號在月面近海的一角平穩降落,這成為20世紀第一次通過電視對全球轉播的事件。
美國 卡納維拉爾角:
知道了
收到了你們在地面的畫面
這邊有一群臉色發青的人
現在又能呼吸了
多謝
晚上22時56分20秒,航天員阿姆斯特朗率先打開艙門,帶著電視攝像機走下梯子,在全世界超過5億電視觀眾的注視下,踏上了人類夢想了數千年的月球,在月球上留下了第一個人類的腳印。(腳印的照片)
美國航天員 阿姆斯特朗
對個人來説這只是一小步
但卻是人類邁出的一大步
19分鐘後,另一名航天員奧爾 德林也走出艙外進行探測活動。阿波羅11號飛船的航天員,在月面上安置了激光測距反射器、宇宙線探測器、太陽風收集器和月震儀等儀器,帶回了月面岩石樣品和照片。他們完成任務後,便駕駛登月艙的上升級返迴環月軌道,與母船會合對接,隨即又拋棄了登月艙,啟動服務艙主發動機使飛船加速,進入月地過渡的軌道,最終返回地球。
此後,美國又相繼六次發射阿波羅號飛船,其中五次成功,共有12名航天員先後登上了月球,整個工程歷時約11年,到1972年12月,第六次登月成功結束。其中阿波羅15號和16號,從環月軌道上各發射了一顆環月運行的科學衛星。阿波羅15號、16和17號的登月艙中,還各帶有一輛重2000千克左右的月球車,航天員駕駛它在月面活動和採集岩石,進行科學考察。六艘阿波羅號飛船的航天員在月球上一共停留了近280小時,足跡達100千米,帶回岩石樣品約440千克,這些都大大充實了人們對月球的認識。阿波羅載人登月工程是當代規模最大,耗資最多的一項載人航天計劃,它的出現導致了60到70年代,産生液體燃料火箭、微波雷達、無線電制導、合成材料、電子計算機、藥物及生物工程等一大批高度發達的工業群體。後來,阿波羅登月計劃中取得的技術進步成果,又向民間應用轉移,帶動了整個科技發展和工業繁榮,它將永載人類史冊。
4 人類的太空家園
雖然宇宙飛船為人類登天做出了巨大貢獻,然而,人類並不滿足於在太空做短暫旅行,為了大規模開發太空資源,必須在太空建立能長期運行的大型生活和工作基地,於是,在70年代,空間站應運而生。1971年4月19號,一枚“質子”號運載火箭為蘇聯成功發射了世界第一個空間站“禮炮”一號。1971年6月6號,聯盟11號飛船載三名航天員進入軌道,並進入空間站,但可惜的是,這三名航天員卻在6月29號,返回的過程中因發生故障,缺氧窒息而死,而“禮炮”一號空間站,也在10月11號,最終進入大氣層燒燬,它在地球軌道上共運行了175天。到1983年底,前蘇聯共發射了7個禮炮號空間站。這些空間站為將來建造組合式的大型空間站積累了豐富的經驗。
繼7座禮炮號空間站之後,1986年2月20日,前蘇聯又發射了第3代載人空間站——“和平”號空間站的核心艙體。這是人類歷史上第1座實用性永久載人空間站,到1996年4月26日最後一個艙體組裝好,和平號空間站組成了一個長33米,重137噸,包含6個艙體的組合式大型人造天空。環繞地球一週大約需要一個半小時。它由工作艙、過渡艙和服務艙三部分組成,遠遠看去宛如一束綻開的花朵。
在和平號在軌運行的15年來,“和平”號空間站總共繞地球飛行了8萬多圈,行程35億公里,共有31艘“聯盟”號載人飛船、62艘“進步”號貨運飛船與“和平”號實現對接,宇航員在“和平”號上進行了78次太空行走,共接待了俄羅斯、美國、英國、法國、德國等12個國家的135名宇航員,未包括生命科學、微重力科學與應用、對地觀測和航天技術發展等試驗研究提供了適宜的環境,使人類獲得了大量知識、數據和具有重大使用價值的成果。
正如人有生老病死一樣,和平號也不例外。到1993年,航天員用於排除故障的時間佔到了整個工作實踐的45%以上,有時甚至達到了80%,即便如此,和平號還是超齡服役到2001年3月23日,這一天,完成使命的和平號成功墜落在南太平洋的預定海域。至此,人類歷史上體積最大、技術最先進、設施最完善、飛行時間最長的空間站最終告別了人類。
目前,美國、加拿大、日本、俄羅斯、巴西和11個歐洲航天局成員國共16個國家,還正在聯合建造世界第一座多模塊空間站——國際空間站,這是迄今世界上最大的航天工程,也是世界航天史上第一個國際合作建設的空間站。在空間站運行期間,航天員的替換和物資裝備的補劑,是由航天飛機或宇宙飛船提供的。理論和實踐都證明,空間站是當代最適合長期載人航天的飛行器,它具有自主補給消耗品,檢修和更換設備的能力,以及可變更和擴大功能的性質。這些都是其他航天器無法比擬的。空間站是航天發展過程中合乎邏輯的一步,被稱為“開發太空的理想聖地”。
2001年4月28號,俄羅斯用聯盟號飛船,把世界首位太空旅客蒂托送上國際空間站,再一次在世界上掀起軒然大波,開創了宇宙觀光的先河。國際空間站這項耗資1000多億美元的國際太空站計劃預計將於2010年竣工,到那個時候,人們從地球上用肉眼觀察,它的亮度將僅次於太陽和月亮,位居第三。從此以後,人類的文明將進入新的領域——人類將開始在太空中居住生活。
5 飛向外太空
進入20世紀70年代以後,隨著航天技術的長足發展,衛星、飛船和空間站的發射量越來越大,但運載火箭卻都是一次性使用的,因此很不經濟。人們更盼望著能有一種像普通飛機一樣的可多次重復使用的天地往返運輸飛行器。於是,在耗資巨大的阿波羅登月工程行將結束之際,美國于20世紀70年代,把人力、物力和財力都集中到可部分重復使用的航天飛機項目。經過約10年的努力,世界第一架航天飛機哥倫比亞號進行了處女航行。
1981年4月12號,正好是加加林首次進入太空20週年紀念日,哥倫比亞號發射升空。首次飛行歷時54小時23分,繞地球36圈,最後在加利福尼亞洲愛德華茲空軍基地降落,大約有100萬人從世界各地趕到卡那維拉爾角觀看了這次發射。這次具有歷史性的太空遨遊,意味著載人航天進入了一個嶄新的階段。
至今,已先後有六架航天飛機出入過太空,其中有五架是美國製造的。它們是
“哥倫比亞”號
(字幕:1981年4月12日首航,2003年2月1日失事,總計飛行20次)
“挑戰者”號
(字幕:1983年4月4日首航, 1986年1月28日失事,總計飛行10次)
“發現者”號
(字幕:1984年8月30日首航,總計飛行21次)
“亞特蘭蒂斯”號
(字幕:1985年10月3日首航,重77.7噸)
“奮進”號
(字幕:1992年5月7日首航,接替“挑戰者”號)
另一架航天飛機是前蘇聯製造的暴風雪號,重達100噸,可容納10人。它僅在1988年11月15號進行過一次無人駕駛的軌道飛行試驗,此後,由於經費拮據,再沒有進行過航天飛機的發射。
航天飛機的問世是一個偉大的創舉,它能完成多種任務,具有人造衛星、宇宙飛船,甚至小型空間站的許多功能,並能把失效衛星帶回地面,或在軌道維修有故障的衛星。航天飛機有許多優越性,儘管後來的多次實踐證明,使用航天飛機並不像原來設想的那麼便宜,但它使航天技術大大接近了普通飛機的活動能力和水平,未經訓練的專家和教師等也可以承受,從而也使航天越來越接近普通人,使空間事業從探險階段進入實用階段。
1986年1月28日上午,“挑戰者”號航天飛機從美國佛羅裏達卡納維拉爾角肯尼迪航天中心的發射架上升空,73秒鐘後突然爆炸,價值12億美元的航天飛機被炸成碎片墜入大西洋,7名機組人員全部遇難。失事的原因是由於航天飛機發射時氣溫過低,寒冷的天氣對火箭墊圈産生影響,最終導致爆炸。
2003年2月1日,又是一個寒冷的冬日,“哥倫比亞”號航天飛機在結束了為期16天的太空任務之後,返回地球,但在著陸前忽然與地面控制中心失去聯絡,載有7名宇航員的航天飛機在進入大氣層後解體墜毀。
[同期]:
收到,但是……
宇宙讓人類敬畏,但人類總是不懼危險的靠近它、窺探它。短暫的挫折不能阻擋人類探索未知的腳步。到目前為止,航天飛機共上天執行了114次飛行任務。他們頻繁升空,進行了大量載人航天實驗和衛星發射與維修活動,為地球資源勘查和環境監測,空間加工和科學實驗,建造空間站,取得了輝煌的科學成果。
6 尾聲
從20世紀50年代開始,人類掀開了進行太空探測的新篇章,到20世紀90年代,美國、俄羅斯、日本等國,又掀起了太空探測的新高潮。美國、日本前後發射了“克萊門丁號”、“月球探測者號”和“飛天號”等月球探測器。2003年9月28號,歐洲也發射了其第一個月球探測器“靈巧一號”。而在太陽系的其他行星方面,火星是目前除地球以外,人類研究程度最高的行星。迄今為止,人類共發射了36個火星探測器,其中美國16個,前蘇聯17個,俄羅斯1個,日本1個,歐洲1個,共有15個探測器成功對火星進行了探測。人類還發射了38個金星探測器,其中美國7個,蘇聯31個,它們中的22個探測器成功對金星進行了探測。另外像土星、水星、木星、天王星、海王星等,人類也都已經發射了探測器。而從現在開始,人類又在構思向更深、更遠的太陽系深處進發,而今天的夢想,也許就是明天的現實。
人類進軍太空計劃的第一步,就是在2010年建造成國際空間站,使7名航天員在上面長期工作。第二步是建立月球基地,把月球作為人類新的生存領域。2005年9月14日,美國航空航天局向白宮送交了重返月球計劃。這項計劃耗資1000億美元、歷時12年的龐大計劃在全世界引起了廣泛關注。根據美國航空航天局的構想,登月計劃的第一步是,從2018年開始每年至少登月兩次,航天員將乘坐月球車在月球表面勘察,並在月球上從事多項科學研究,尤其是努力在月球上尋找可供以後航天飛行利用的資源。然後在月球上建立一個航天員常駐基地,它可以為未來火星登陸計劃積累經驗和進行相關的技術準備。最後實現送6名航天員登陸火星。航天員飛往火星單程大約需要6個月。在火星上登陸後,他們將用500天對火星表面大片區域進行探索和研究,包括尋找火星上可能的生命跡象。
在新世紀,人類對航天能力的依賴,就像19世紀和20世紀對電和石油的依賴一樣重要。為此,許多國家都在紛紛行動。
責編:薛藍