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第9章 航空趣话(9)

月球的表面土壤,由岩石碎屑,粉末,角砾岩,玻璃珠组成,结构松散且相当软。月海区的土壤一般厚4~5米,高地的土壤较厚,但也不过10米左右。丹球土壤的粒度变化范围很宽,大的几厘米,小的只有1毫米或数十微米,这些细土一般称为月尘。月球土壤中大部分是细小的角砾岩及玻璃珠,约占70%左右,小颗粒状玄武岩及辉长岩约占13%。惰性气体在月球玄武岩的高地角砾岩中含量极低,大气中就更低,几乎为零。然而,月壤和角砾岩中亲气元素则相当丰富。这是由于太阳风的注入。(太阳风实际上是太阳不断向外喷射出稳定的粒子流)1965年“维那”3号火箭对太阳风的化学组成进行了直接测定,结果表明,太阳风粒子主要由氢离子组成,其次是氦离子。由于外来物体对月球表面撞击,使月壤物质混合,在深达数十米范围内存在这些亲气元素。太阳离子注入物体暴露表面的深度,通常小于0.2微米。因此,这些元素在月壤最细颗粒中含量最高,大部分注入气体的粒子堆积粘合成月壤角砾或粘聚在玻璃珠的内部。

研究表明,月壤中氦的含量为1×10-7~63×10-7,氦-3的含量为0.4×10-10~15×10-10。氦大部分集中在小于50微米的富含钛铁矿的月壤中,估计整个月球可提供715000吨氦-3。人们之所以对氦-3感兴趣,是因为氦-3是未来核聚变燃料的最佳选择。在地球上,天然气矿床中已知的氦-3资源只能维持一个500兆瓦规模发电厂数月的用量,而月壤中氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的4万倍。考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3能源偿还比估计可达250。这个偿还比和铀235生产核燃料(偿进比约20)及地球上煤矿开采(偿还比约16)相比,是相当有利的。此外,从月壤中提取1吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳,这些副产品对维持月球永久基地来说,也是必需的。

此外,还可在月球上建立核能源基地,将电能传输到静止轨道上的中继卫星,再传送到位于地球的接收站,然后再分配到各个地区,供用户使用。仅月球氦-3资源的开发利用这一点,就不难理解重返月球的深远意义。

太空采访采访在太空飞行的宇航员,是记者追求的目标。有两种方式可循:一是通过天地间双向电视通讯系统进行间接采访;二是亲自到飞船上去直接采访。

早在美国航天飞机试飞成功后,美国《时代周刊》记者哈里姆迪就向美国宇航局提出了遨游太空的申请,他希望成为第一名太空记者,用记者的眼睛来观察太空生活和工惟,对太空飞行进行直观的报道。但当局是否应允,何时飞向太空,舆论界不得而知。1989年3月27日,前苏联和日本在莫斯科签订了一项把日本记者送上太空的宇宙飞行协议。

这项协议是由前苏联宇宙技术设备局局长亚历山大·杜纳耶夫和全苏专利外贸联合公司经理瓦列里·伊格纳托夫,同日本东京广播公司经理中村喜一和《东京广播新闻》社经理太田浩签订的。这一想法始于1988年,当时日本广播公司在前苏联拍摄宇宙计划的电影,日本人就顺水推舟地提出让一日本记者乘坐“和平”号空间站进行太空采访的想法,这一想法得到前苏联的首肯。其中原因有二:一是在这之前,前苏联已在其“礼炮”号与“和平”号空间站上,先后把匈牙利、波兰、越南、古巴、蒙古、罗马尼亚、印度、捷克、法国、叙利亚等国13名飞行专家送上轨道进行了为时不等的太空飞行,从中大获裨益,加深了两国间的互利友好关系,扩大了两国之间的技术交流,日本记者参加“和平”号飞行,正是这些国际合作飞行的继续和发展;二是1987的前苏联宣布开拓卫星国际市场,利用航天技术进行商业交易。通过送日本记者上太空打开突破口,机会难得,何乐而不为呢?根据协定,1991年6月左右,一名日本记者作为国际飞行混合乘员组的成员在“和平”号空间站进行为期8天的飞行。日本记者将在空间站进行一系列电视报道,反映宇航员的生活和工作,介绍太空科学实验的情景。按照太空飞行的标准,在东京广播公司的40名记者中选拔四名候选人,然后将他们送往莫斯科“星城”宇航员培训中心,进行太空飞行训练。经过淘汰,最后保留2人,其中一人作预备队员。

前苏联发射的“联盟TM-11”号飞船把一名日本记者和两名前苏联宇航员一起送人轨道,进入“和平”号空间站,进行了为期8天的太空采访活动。

这位享受太空采访殊荣的日本记者是东京广播公司国际新闻部副部长丰广秋山,曾在美国任驻华盛顿分局局长,48岁,他的夫人叫京子,41岁,丰广秋山是1989年9月8日,同25岁的摄影女记者菊地良子一起被选拔为太空记者候选人的,同年10月进入前苏联宇航员训练中心进行训练。秋山性格开朗,身体出人意料的健壮,有着惊人的毅力,他平时每天抽4包烟,喜欢喝纯威士忌酒。为了航天训练,他戒了烟,出色地完成了各种课目的训练,体重整整减轻了5千克。此外,秋山曾接受过在歼击机上作随机记者的训练,这些条件使秋山脱颖而出,成为世界上第一名进入太空的记者。

在为期8天的太空飞行中,秋山每天向地面作10分钟电视转播和20分钟的口语广播。当秋山进行电视转播时,远在日本的千家万户只要选定东京广播公司电视发射台的第六频道,即可收看到从太空发回的电视画面。当第一次从太空舱进行报道时,秋山向日本观众惊呼“我看到了地球,它真美,那是真正的天蓝色!”但在此后的报道中他提醒人们:从宇宙中看到加勒比海上空的大气是清洁的,呈蔚蓝色;然而白本和美国的上空则飘浮着团团烟雾,这是令人沮丧和不安的。秋山在太空边用肉眼观察地球,边从空中摄像。他用自己带到太空站的170千克重的高精度摄像装置拍摄下了东京、莫斯科、纽约、巴黎等大工业城市,也摄下了被称为“地球之肺”的亚马逊热带雨林遭到破坏的情况。

太空度新年

当人们在地球全家欢度新年的时刻,在那浩翰的天空,宇航员也需和人们一样要享受天伦之乐。

世界上第一个在太空过新年的人是美国的宇航员卡尔·波·格和吉布森,他们是1973年11月16日随美国的“天空实验室”第三次发射进入太空的。直到1974年2月8日才返回,共在太空逗留了酗天。这期间恰逢感恩节、圣诞节和新年。节日里他们除选择了美味的牛排;鸡和肉汁等天厨佳肴进行丰盛的会餐外。新年这一天,卡尔和吉布森还进行了一项有意义的舱外活动,观测了科霍特彗星的运动,开创了在太空过工作新年的先例。

饶有兴味的是,在太空新年的这一天,宇航员有十几次迎接新年。1977年12月20日进入“礼炮6”号空间站的前苏联宇航员罗曼年科和格列奇科,当他们于12月31日在太空迎接新年的时候,他们在一昼夜里17次迎接新年,首先是和本国的堪察加入、西伯利亚人和中亚各共和国居民、乌拉尔居民、莫斯科火和前苏联欧洲部分的居民迎新年,后来又和保加利亚、波兰、匈牙利等国和西欧各国居民迎新年,然后又和北美洲及南美洲的居民一起迎新年。迎新年机会如此多,使宇航员们心神不安,不知和哪些居民迎新年最合适,为了“不分散精力”和“不脱离工作太久”,经请示地面控制中心,乘员组决定按莫斯科时间只庆祝一次新年。按照这一计划,除夕之夜宇航员们在“蓝色星火”节目中与亿万电视观、众见了面,按传统举杯祝大家“新年好”,并祝地球上的人诸.事如意,喝了一口刺五加酒,然后吃节日晚餐,给新年增添了特别的喜庆气氛。

为何在太空会有如此多的迎新年机会呢?这是因为在太空飞行时的昼夜周期和地球上的昼夜周期是不相同的,太空上的昼夜周期是同航天器的轨道高度有关,高轨道昼夜周期长,低轨道昼夜周期短。载人航天器轨道是近地轨道,近地点约加千米左右,远地点约700千米左右,绕地球飞行一周约90分钟,即太空轨道飞行时的一昼夜约90分钟,那么.相当地球一昼夜的24小时,就有16个昼夜变化,因此在太空就有16次迎新年的机会。例如美国天空试验室飞行高度为435千米,绕地球一周为93分钟,24小时之内有15个多昼夜变化。卡尔、吉布森当年在太空欢度除夕之夜时曾15次迎接新年。为了保持地面上的生活习惯和昼夜节律,宇航员的作息时间仍以34小时为一昼夜,规定8小时工作,8小时睡眠,其余为业余时间。

除了在太空迎新年外,宇航员还多次在呔空度过了许多有趣的节日。例如,1985年11月28日,“阿特兰蒂斯”号航天飞机的机组人员,曾在太空欢度感恩节,他们的节日食品包括清炖鸡汤、熏火鸡、红莓酱、青豆、玉米、面条等,十分丰盛。未来的载人飞行中,随着载人时间越长,将会有更多的人享受在太空度新年的情趣。

前途光明的太空工业

高真空和微重力的宇宙空间可提供某些比地球环境优越得多的工艺技术条件,不同成分的物质可以很好地混合,熔融液体无轻重浮沉之别,不产生对流,可很好地利用表面张力等物质特性。根据这些得天独厚的条件,人们可以制造出非常均匀、高硬度、高强度的合金和复合材料,制取无缺陷的大块晶体,高纯度的光导纤维,没有辉纹的玻璃,细如蚕丝的金属丝,薄如蝉翼的金属膜,又轻又结实的泡沫合金,完全球体的滚珠和空心球,贵重和纯洁的药品等等。总之,失重、真空、无污染的宇宙空间,是人们进行工业开发名副其实的“天府之国”,可给人类带来巨大的经济效益。

20多年来,人们利用各种航天器在宇宙空间飞行的机会,进行了大量广泛的宇宙工业开发实验,开辟了一个新兴的工业领域——宇宙工业。宇宙工业已在冶炼、焊接、材料加工、制药等方面取得了长足的进步。1973年,美国宇航员在“天空试验室”内,成功地进行了电子束焊割试验。1975年,美苏在“阿波罗-联盟号”宇宙飞船的对接飞行中,曾用.“宇宙多用电炉”进行了空间冶炼试验,使两种比重完全不同的金属熔化在一起,获得了地球上无法制造的铝钨合金。1979年9月至1960年前苏联在“礼炮6”号空间站上,曾进行了铝镁、铜。镓等金属混合实验,首次用液态镓浸渍多孔铜,获得超导体材料。据报道在“礼炮6”号上制造的锗单晶,经切片分析化验,杂质不均匀率由15%下降到2%,位错密度由1矿/厘米5下降到102/厘米2。在1982年4月16日发射人轨的“礼炮7”号空间站上,曾生产出第一批太空制造的优质单晶,重1.5千克,可用于电子计算机元器件的制造。美国也不甘落后,近几年的航天飞机飞行,除明显的军事目的之外,最重要的目标就是进行工业生产试验。1982年3月23日,“哥伦比亚”航天飞机在第3次飞行中,宇航员富勒顿试用电泳法从肾细胞中提取尿激素酶,这是一种能治疗脑溢血、血栓病的贵重药品,全世界每年需要700万克。

试验获得成功,为血栓病等患者带来了福音。1983年11月28日,“哥伦比亚”号航天飞机第6次飞行时,在其携带发射的欧洲空间实验室内曾进行73项实验,如利用大功率的熔炉把地球上无法混合的铝锌熔化在一起,制造了一种强度高,比重小的海绵状铝锌合金。1984年11月,“发现”号航天飞机在为期8天的飞行中,宇航员利用失重环境生产出一种联结电脑和电话光导纤维的纯净有机晶体。据估计,能在太空条件下合成制造的合金和产品达400多种。美国宇航局开了一张太空生产清单,列举了35种目前可适合于太空生产的产品,其中电子仪器、特殊合金、药品等已有成熟工艺。据报道,空间生产的药物,1983年的销售额达120亿美元,相当于同年导弹、飞机、空间产品销售总额的18%。

随着宇宙工业的兴起,各种宇宙设备和工具制造亦在同步进行。目前已经设计制造用于空间的生产设备,主要有加热、太阳能、电子束、感应电炉、磁流体动力设备和电泳等装置。这些设备和装置根据航天器的空间尺寸和有效载荷有限的条件;具备微型化和重量轻的特点,并在安全性、可靠性、可控性上与其他随航系统取得一致。在“礼炮”6号和7号两个轨道站上使用过两套材料设备——“合金”和“晶体”。

“合金”设备是一个电炉,重约32千克,用于金属冶炼。它有3个加热区,高温区(1000~1100℃)、低温区(600~700℃),以及介于:这两者之间的线性温度梯度形成的梯度区。

计算机可把温度控制在所需值的±5℃范围内。电炉装在轨道站后部对接过渡舱内,暴露在空间作业,这样可使冶炼的金属充分冷却。“合金”设备由轨道站供电,功率为300瓦。

试洋是用一种小盒包装的,每盒装有三支晶体安瓿,试验时将安瓿插入电炉加热室。加热室内的铜反射器可确保产生的热集中到试样上,同时还有助于炉壁温度保持在40%以下。

试样材料经熔化、结晶、然后包装返回地面。宇航员使用“合金”电炉研究了熔融金属的扩散过程,金属合金材料的形成和密度的实际差异,以及超导体合金如钼、镉的形成等。

“晶体”设备是一种改进型电炉,重量为28千克,有比较复杂的电子控制器。宇航员可以从空间站间隔层操纵该电炉,因此不存在弱振动的扰动影响。“晶体”电炉能以4种不同方法加工材料:第一是气相升华;第二是化学气体传输;第三是高温运动溶解;第四是加热与结晶。它的炉温控制比“合金”电炉勤口严格,要求晶体生长规则而均匀。该电炉已被用于包括光学玻璃、半导体晶体和各种异乎寻常的金属合金等产品的生产。

首次在“礼炮7”号轨道站上试用的实验设备是PION,比较新式。PION用来研究热流和质量输运,采用一种叫做KGA-2全息装置把数据记录在胶卷或录像磁带上。PION和美国天空实验室3号上微重力研究所采用的NASA流体实验系统极为类似。

前苏联共进行了1600多次材料加工实验,使用设备主要是上述3种。此外,已有近1000磅(453.6千克)研究产品返回地面,有些已在工业上得到应用。目前头等重要的是获得各道工序的物理知识,也就是有助于提高地面材料生产效益的知识。

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