二戰(zhàn)結(jié)束之后不久，美蘇冷戰(zhàn)便開始了。和冷戰(zhàn)同時(shí)進(jìn)行的，是兩個(gè)超級(jí)大國之間的“太空競賽”。
在這條路上，蘇聯(lián)人走在了最前面。1957年10月4日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類的第一顆人造衛(wèi)星——斯普特尼克1號(hào)。
▲ 俄國人發(fā)射了
人類第一顆“月亮”
消息傳到美國，舉國震驚，不少報(bào)紙和雜志都將“斯普特尼克1號(hào)”成為“蘇聯(lián)月亮”，甚至一度出現(xiàn)了“Sputnik Mania”（斯普特尼克癲狂）—— 不少美國人將這視為“美國歷史上最恐怖的一天”。
▲ 斯普特尼克癲狂
幾年之后，莫斯科時(shí)間1961年4月12日早晨9時(shí)07分。蘇聯(lián)航天員尤里·加加林乘坐“東方1號(hào)”宇宙飛船升空，在太空中停留了1小時(shí)48分鐘，完成了人類歷史上首次載人太空飛行，圓了全人類走向太空的夢。
▲ 太空第一人
尤里·加加林
也是從這一刻開始，美蘇之間的航天競賽，開始漸漸進(jìn)入的了白熱化階段。
在那段時(shí)間里，美蘇雙方都在不計(jì)成本地發(fā)展各自的“太空計(jì)劃”。在衛(wèi)星、載人航天競賽上落后的美國決定直接玩兒一票大的——登陸月球。
1969年7月20日，美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗乘坐“阿波羅11號(hào)”飛船成功登陸月球。美國一舉翻盤，成功在“太空競賽”中超越了蘇聯(lián)。
▲ 阿波羅11號(hào)任務(wù)成員
左起：阿姆斯特朗、柯林斯、奧爾德林
但這樣龐大的科研項(xiàng)目，往往是難以持續(xù)的。阿波羅計(jì)劃的開銷甚至一度達(dá)到了美國全年GDP的4%，數(shù)萬家企業(yè)，數(shù)十萬工作人員都在圍繞這個(gè)項(xiàng)目而不計(jì)成本地進(jìn)行攻關(guān)研究。
在那個(gè)信奉“掌握太空就掌握地球”的年代，人們對(duì)太空的認(rèn)識(shí)深刻地受到地球上的故事的影響——探索太空不是出于對(duì)科學(xué)奧秘的探索，而是出于政治與軍事的競爭。
好在，理性最終還是戰(zhàn)勝了狂熱——當(dāng)人類對(duì)太空的認(rèn)知越來越清楚，技術(shù)發(fā)展的趨勢也越來越合理：登月、深空探測之類的課題，漸漸不再屬于大國之間的科技競賽，回歸了科學(xué)探索的本質(zhì)。
大國之間競相角逐的，是更加實(shí)用的技術(shù)，比如，空間站。
目前，只有中美俄（蘇）三個(gè)國家獨(dú)立掌握了設(shè)計(jì)、發(fā)射、對(duì)接空間站的技術(shù)。所以在我的眼里，世界上也只有中美俄（蘇）有資格稱作“航天大國，航天強(qiáng)國”。
為什么中國要有空間站
空間站的重要性，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
第一，它本身的設(shè)計(jì)和發(fā)射，就是中國航天實(shí)力的證明。
第二，它能夠給未來的科學(xué)研究工作鋪平道路。
當(dāng)代的空間站，本質(zhì)上是一個(gè)太空中的實(shí)驗(yàn)室——漂浮在太空中的空間站，能夠提供地球上難以實(shí)現(xiàn)的真空、微重力、宇宙射線輻射等各種物理環(huán)境。
舉個(gè)簡單的例子：航天員在太空失重的環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)骨質(zhì)流失的現(xiàn)象，根據(jù)國際空間站航天員的數(shù)據(jù)顯示，骨密度的流失率達(dá)到了每月1.5%——這相當(dāng)于地面上更年期女性一年的骨質(zhì)流失量——倘若長期處于太空環(huán)境之中，航天員將必然地患上骨質(zhì)疏松癥。
為了保證航天員的健康，科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)了包括體育鍛煉、飲食等對(duì)抗骨質(zhì)流失的方法，在這個(gè)過程中也增加了對(duì)人體的了解，掌握了人體衰老、骨密度變化的規(guī)律。
在國際空間站上，NASA和美國制藥公司對(duì)小白鼠做了一系列的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)的目的就是搞清楚太空環(huán)境對(duì)骨骼的影響，并最終開發(fā)出相關(guān)的特效藥。
▲ 小白鼠在空間站里的家
在國際空間站研究結(jié)果的基礎(chǔ)上 ，美國安進(jìn)公司（AMGEN）開發(fā)了專門治療骨質(zhì)疏松癥的藥物“普羅力Prolia”。
除了科研之外，空間站在國防安全建設(shè)上也有重要的意義。
以美國國防部為例，美軍利用空間站進(jìn)行了大量具有潛在軍事意義的實(shí)驗(yàn)，包括但不限于材料、導(dǎo)航、光學(xué)偵察等項(xiàng)目。
1984年，美軍發(fā)射了LDEF長期暴露設(shè)施，這種設(shè)備專門將各種材料暴露在太空之中，以觀察太空環(huán)境對(duì)不同材料的不利影響：外層空間的原子氧會(huì)對(duì)某些塑料和金屬形成嚴(yán)重的腐蝕。太空中四射的極紫外線輻射也會(huì)讓許多涂層產(chǎn)生質(zhì)變。后期進(jìn)行的“國際空間站材料實(shí)驗(yàn)（MISSE）”也是基于類似的目的。
▲ 上面每一個(gè)圓形、方塊，
都是一種新材料樣本
通過這些研究項(xiàng)目，美軍得以掌握了大量材料的屬性與長期表現(xiàn)，從而能夠在后續(xù)的太空競賽中獲得更多的領(lǐng)先優(yōu)勢。
空間站的存在，意味著科學(xué)家們獲得了地球上幾乎不存在或者難以長期保持的特殊環(huán)境條件——失重、宇宙輻射、極端溫差、真空。
如果我們沒有自己的空間站，就根本沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。做不了這樣的實(shí)驗(yàn)，很多研究就沒辦法繼續(xù)進(jìn)行。
這些研究不僅和航天、國防有關(guān)，還可能涉及農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)、電子等多個(gè)領(lǐng)域。長期來看，空間站的有無，影響的是中國是否能點(diǎn)亮更多科技樹。
空間站的發(fā)展歷程
第一代空間站
受到美國登月的刺激，為了從航天科技上再勝過美國一籌，蘇聯(lián)開始集中力量研發(fā)空間站相關(guān)技術(shù)。我們現(xiàn)在已經(jīng)很難想象當(dāng)年蘇聯(lián)工程師們的壓力：從1970年到1971年初，蘇聯(lián)在不到一年的時(shí)間里就基本完成了空間站核心艙的建造工作。
但在第一代空間站的探索過程中，蘇聯(lián)人也付出了慘痛的代價(jià)。
1971年4月19日，蘇聯(lián)在拜科努爾發(fā)射場發(fā)射了“禮炮1號(hào)”的核心艙。6月6日，三名蘇聯(lián)航天員同樣從拜科努爾基地升空，成功完成了和“禮炮1號(hào)”的對(duì)接任務(wù)，并進(jìn)入空間站，在軌道中生活了23天18小時(shí)。
6月30日凌晨時(shí)分，三名宇航員搭乘返回艙返回地面。但在和空間站分離的過程中，返回艙的減壓閥被震開，艙內(nèi)開始急速減壓，氧氣被抽走，三名宇航員在極短的時(shí)間里就因急性缺氧和體液沸騰而犧牲。
直到著陸后，地面人員才發(fā)現(xiàn)了三名已經(jīng)遇難的宇航員。
兩年后，1973年，美國人也加入了“空間站”俱樂部。
在“阿波羅計(jì)劃”中，NASA已經(jīng)擁有了推力足夠強(qiáng)大的“土星5號(hào)”火箭。因此，美國航天局能夠?qū)⒏蟾氐脑O(shè)備發(fā)射到地球軌道上去。依靠這種技術(shù)優(yōu)勢，美國的第一座空間站“天空實(shí)驗(yàn)室”堪稱奢華——全長36米，最大直徑6.7米，質(zhì)量近80噸，可用工作空間360m3，整個(gè)空間相當(dāng)于一個(gè)實(shí)用面積120平米的住宅。
除了巨大的空間，生活設(shè)施也非常到位——“天空實(shí)驗(yàn)室”里的食物儲(chǔ)西藏里足夠容納900公斤食物，還配備了食品冷凍/加熱設(shè)備。宇航員甚至還可以在空間站里用香皂洗熱水澡或者正常上廁所。
相比之下，“禮炮1號(hào)”就顯得比較寒酸了——全長僅有15.8米，最大直徑4米，可用空間只有99m3。
第二代空間站
第二代空間站和第一代空間站的主要區(qū)別，在于接口數(shù)量：一代和二代空間站都只有一個(gè)艙室，但二代空間站前后兩端都有接口，一代空間站僅有一端有接口。
擁有兩個(gè)接口的空間站，在接駁載人飛船的時(shí)候，還可以多一個(gè)接口來接駁貨運(yùn)飛船。在緊急情況下，二代空間站可以快速補(bǔ)充零部件或者給養(yǎng)。
但實(shí)際上，二代空間站在技術(shù)上并沒有完全超出一代空間站太多，它更多只是一代空間站的豪華版。在二代空間站時(shí)期，最著名的不是技術(shù)而是故事。
僅僅“禮炮7號(hào)”一座空間站，就給我們貢獻(xiàn)了一段堪稱傳奇的往事。
1985年2月11日，禮炮7號(hào)在太空中靜靜地漂浮著，前一批宇航員已經(jīng)安全返回地面，后一批宇航員還沒有到來。此時(shí)，技術(shù)人員們發(fā)現(xiàn)了些許異常——“禮炮7號(hào)”的電子系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，故障導(dǎo)致“禮炮七號(hào)”無法發(fā)射信號(hào)。但由于地面技術(shù)人員的操作失誤，情況變得更糟糕了——壞掉的不僅僅只是信號(hào)發(fā)射器，連接收器也被燒壞了。
于是，“禮炮7號(hào)”瞬間變成了一個(gè)在茫茫太空中高速飛行的“隕石”。此時(shí)，蘇聯(lián)航天人面前有兩條路：第一，更先進(jìn)的“和平號(hào)”空間站已經(jīng)接近完成，他們可以放棄“禮炮7號(hào)”。讓它隨著時(shí)間慢慢墜落。第二，送兩個(gè)人上去修，但稍不注意就會(huì)導(dǎo)致航天災(zāi)難。
不出所料，蘇聯(lián)工程師的那股子熊脾氣又上頭了——他們果斷選擇了第二個(gè)方案。1985年6月6日，兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的宇航員奉命乘坐“聯(lián)盟”飛船上天拯救已經(jīng)陷入癱瘓狀態(tài)的“禮炮7號(hào)”。
我們需要記住這兩個(gè)人的名字：飛船駕駛員 賈尼別科夫、機(jī)械師 薩維內(nèi)赫。
▲ 禮炮7號(hào)救援任務(wù)成員：
左起：薩維內(nèi)赫、賈尼別科夫
經(jīng)過兩天的飛行之后，他們終于從舷窗里看到了失聯(lián)四個(gè)月的“禮炮7號(hào)”。很快，他們發(fā)現(xiàn)：實(shí)際情況比預(yù)料的更加糟糕——禮炮7號(hào)正在像一個(gè)醉鬼似的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)它的太陽能電池板也出了問題。
以往，飛船和空間站之間的通信是正常的。對(duì)接時(shí)候，兩者會(huì)保持相對(duì)靜止，在地面站的協(xié)調(diào)下緩緩瞄準(zhǔn)對(duì)齊，然后對(duì)接。但這次，空間站完全失聯(lián)，同時(shí)還在不斷旋轉(zhuǎn)。
然而，真實(shí)情況往往比電影更精彩——即便在電腦輔助之下，對(duì)接任務(wù)也并不容易。但藝高人膽大的賈尼別科夫硬是靠肉眼觀察和手動(dòng)操作一次性就對(duì)接成功了。
或許對(duì)他來說這點(diǎn)事兒根本不算什么，畢竟幾年前他也曾經(jīng)純手動(dòng)對(duì)接過一次，花的時(shí)間比電腦輔助情況下還要快14分鐘。
第三代空間站
1986年2月19日，蘇聯(lián)“和平號(hào)”空間站發(fā)射升空，人類迎來了第三代空間站。和先前的空間站相比，第三代空間站已經(jīng)趨近完美。按照設(shè)計(jì)，“和平號(hào)”上搭載了多個(gè)不同的艙室且有多個(gè)接口，形成了多模塊、積木式的結(jié)構(gòu)。
“和平號(hào)”空間站的性能遠(yuǎn)超先前一切空間站，但可惜，她來得實(shí)在太晚了。當(dāng)“和平號(hào)”空間站升空的時(shí)候，她的祖國距離分崩離析也就只剩五年多了。
在解體之前的那段時(shí)間，蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)幾乎趨于崩潰：傳說，連航天員向地面請(qǐng)求運(yùn)送蜂蜜上來的需求都已經(jīng)無法滿足了——因?yàn)橐呀?jīng)買不到蜂蜜了。
1991年12月25日晚，蘇聯(lián)總統(tǒng)（沒錯(cuò)）“地圖頭”戈?duì)柊蛦谭蛐继K聯(lián)解體。26日凌晨，蘇聯(lián)國旗從克里姆林宮的穹頂上緩緩降下，整個(gè)俄羅斯都亂做了一團(tuán)。
地面上的事情，尚且掰扯不清，誰還有精力去照顧天空中的“和平號(hào)”呢？
當(dāng)蘇聯(lián)解體的時(shí)候，作為宇航員駐守“和平號(hào)”的 克里卡廖夫 似乎被人遺忘了。地球上的那個(gè)“紅色帝國”已經(jīng)分崩離析，而空間站里卻還有一個(gè)蘇聯(lián)公民。盡管他從和地面的聯(lián)絡(luò)中知道了一切，多次向請(qǐng)求返回地球，但他得到的回答卻一直是“繼續(xù)待命”。
此時(shí)的俄羅斯經(jīng)濟(jì)已經(jīng)崩潰，無力再支付“和平號(hào)”空間站的維護(hù)費(fèi)用，甚至一度計(jì)劃將和平號(hào)空間站賣給美國。 要不是德國人花了2400萬美元購買了未來進(jìn)入“和平號(hào)”空間站的一個(gè)名額，克里卡廖夫回歸地面的日子只怕遙遙無期。
直到蘇聯(lián)解體后的三個(gè)月，1992年3月25日，這位“蘇聯(lián)太空遺民”才終于回到了地球，變成了俄羅斯公民。
▲ 返回地球的克里卡廖夫
面色蒼白，身體虛弱
蘇聯(lián)解體之后，缺錢的俄羅斯選擇和其他國家共同運(yùn)行“和平號(hào)”空間站。美國借此機(jī)會(huì)為俄羅斯航天部門提供了大量的資金，以供應(yīng)“和平號(hào)”的各種成本，同時(shí)也學(xué)習(xí)了蘇聯(lián)在空間站方面的各種先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
在之后的十年時(shí)間里，“和平號(hào)”接待了來自多個(gè)國家的宇航員，實(shí)質(zhì)上扮演了“國際空間站”的角色——直到2001年，她終于沖入大氣層、墜入大洋。
第四代空間站
蘇聯(lián)解體之后的很長一段時(shí)間里，美國是世界上唯一的超級(jí)大國。同時(shí)也是唯一有能力玩空間站的玩家。
1998年，由美國NASA牽頭，俄聯(lián)邦航天局（RFSA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）、加拿大太空局（CSA）和歐洲空間局（ESA）共同研究、建造的國家空間站開始進(jìn)行建設(shè)。
在之后十幾年的時(shí)間里，各個(gè)模塊相繼被發(fā)射到軌道上與國際空間站對(duì)接。2011年2月，國際空間站組裝工作結(jié)束。國際空間站也就成為了人類擁有過的最大規(guī)模的空間站。
中國人對(duì)空間站的探索
由于歷史和經(jīng)濟(jì)的原因，我們的起步比較晚，相對(duì)于美國和蘇聯(lián)，我們落后了20多年。幸好，我們趕上來了！
1992年，中央決定了中國載人航天“三步走”戰(zhàn)略，決定開始發(fā)展載人航天。第一步是“能上天”，即將宇航員安全送入太空并返回。第二步是“能出艙”，即宇航員能在太空中完成太空行走。第三步是“建立小型空間站”，即在軌道上建立一個(gè)小型的、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的太空艙以驗(yàn)證各種技術(shù)。
▲ 中國第一位航天員
楊利偉
2003年，航天員楊利偉搭乘“神舟5號(hào)”飛船成功沖出地球，成為了歷史上第一個(gè)飛出大氣層的中國人。載人航天第一步“能上天”順利完成。2008年9月25日，航天員翟志剛搭乘“神舟7號(hào)”飛船升空。27日下午4點(diǎn)40分，翟志剛出艙進(jìn)行太空行走，第二步也順利完成。
▲ 翟志剛在太空行走
現(xiàn)在，就只差第三步了。
在2009年的春晚上，“天宮一號(hào)”的模型登臺(tái)亮相。所有人都清楚，中國也要發(fā)展自己的空間站了。
2011年9月29日，“天宮1號(hào)”目標(biāo)飛行器升空。但這里，大家可能會(huì)有一些疑惑——為什么不叫“空間站”而叫“目標(biāo)飛行器”呢？
原因在于，“空間交會(huì)對(duì)接”是空間站必要的技術(shù)?？臻g交會(huì)對(duì)接，就是要求扮演“追蹤飛行器”的宇宙飛船在軌道上精確捕捉“目標(biāo)飛行器”、實(shí)現(xiàn)對(duì)接，交換必要的人員和物資。
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