饅頭老妖

空間站=太空游泳池？

很多人都會(huì)游泳，那么，你是在哪兒學(xué)會(huì)游泳的呢？答案無(wú)非兩種，江河湖海，或游泳池里。前者，是在自然界的真實(shí)條件下學(xué)習(xí)；后者，是在人工模擬的環(huán)境下學(xué)習(xí)。盡管兩種環(huán)境都能讓人學(xué)會(huì)游泳，但有一點(diǎn)是很確定的——在游泳池里學(xué)習(xí)游泳，比在自然水體里安全得多。

游泳池的環(huán)境更簡(jiǎn)單，沒(méi)有漩渦、水草等意想不到的危險(xiǎn)因素；萬(wàn)一遇到抽筋、嗆水等意外情況，也能及時(shí)獲得救援?？梢哉f(shuō)，在游泳池里學(xué)游泳，雖然成本略高（游泳池的修建和維護(hù)需要錢(qián)），卻能夠讓大家在低風(fēng)險(xiǎn)的條件下練好本領(lǐng)。

就像學(xué)游泳一樣，人類的航天工程探索，特別是載人航天，也是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)、試錯(cuò)的過(guò)程。由于在太空中，存在真空、失重、宇宙射線輻射、溫差變化巨大、太空垃圾襲擾等極端情況，對(duì)航天器、航天員和艙內(nèi)的各種裝置，都可能存在影響，這就給航天探索帶來(lái)巨大的不確定性。因此，我們不能把未經(jīng)充分實(shí)驗(yàn)的航天器以及其中的裝置，貿(mào)然地扔到太空之中——就像把“旱鴨子”直接丟進(jìn)江河里，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，可能就再也沒(méi)有挽救的機(jī)會(huì)了。

太空實(shí)驗(yàn)困難重重

想要開(kāi)展航天工程，就要進(jìn)行航天實(shí)驗(yàn)，但有些實(shí)驗(yàn)的條件，在地面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)，甚至很難模擬。比如，人類可以通過(guò)大型飛機(jī)的俯沖運(yùn)動(dòng)，來(lái)制造失重狀態(tài)，但最多也就能持續(xù)十來(lái)分鐘。而強(qiáng)烈的宇宙射線輻射，盡管可以在實(shí)驗(yàn)室里模擬出來(lái)，卻要長(zhǎng)時(shí)間、不間斷、大面積地實(shí)施，是非常麻煩的。要把上述這些條件在實(shí)驗(yàn)室里同時(shí)模擬出來(lái)，成本可想而知。

那么，能不能在宇宙飛船上，完成這些實(shí)驗(yàn)?zāi)?？這里也有一個(gè)問(wèn)題：宇宙飛船的發(fā)射成本很高，在太空中停留的時(shí)間卻不長(zhǎng)（通常是一兩周），對(duì)一些時(shí)間較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，比如，太空中的蔬菜種植、昆蟲(chóng)養(yǎng)殖、對(duì)航天員在太空中的身體狀態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等，就無(wú)能為力。

同時(shí)，宇宙飛船不能做得太大，內(nèi)部的空間有限，再加上航天員的生活區(qū)域和生活物資還要占據(jù)一定空間，能留給太空實(shí)驗(yàn)的地方就很小了?？傊谟钪骘w船上做太空實(shí)驗(yàn)，效率很低，性價(jià)比也不高。

深空探索的前進(jìn)基地

說(shuō)到這里，你該知道為什么要花這么多錢(qián)修空間站了吧。如果我們能在地球外的太空中，建設(shè)一個(gè)停留時(shí)間很長(zhǎng)、內(nèi)部空間較大的實(shí)驗(yàn)室，就可以有效應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)“太空中建個(gè)游泳池”的目標(biāo)。

過(guò)去的國(guó)際空間站已經(jīng)證明，這樣的基地完全可以在軌運(yùn)行20年以上，非常適合做各種長(zhǎng)期性的實(shí)驗(yàn)。它的內(nèi)部空間也比宇宙飛船、航天飛機(jī)寬敞得多。我國(guó)建設(shè)的空間站預(yù)計(jì)在110立方米以上，是神舟飛船的十多倍，是天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的數(shù)倍，自然能夠開(kāi)展更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。更巧妙的是，空間站并不是一次性全部發(fā)射、安裝到位的，它由多段艙體分別發(fā)射，再在太空里組裝而成，這就解決了火箭推力與艙體尺寸的矛盾。

此外，航天員可以由載人飛船接送，輪換值守，各種實(shí)驗(yàn)器材和生活物資，也可以由貨運(yùn)飛船分批送入，以便高效地利用空間站的內(nèi)部空間。

實(shí)際上，空間站不僅是一個(gè)優(yōu)良的“太空實(shí)驗(yàn)室”，而且是一個(gè)向深空探索發(fā)展的前進(jìn)基地。在未來(lái)的規(guī)劃中，它還肩負(fù)著觀測(cè)、通訊中繼、太空垃圾監(jiān)測(cè)調(diào)控等任務(wù)，甚至能為遠(yuǎn)航的載人飛行器提供補(bǔ)給、維修等服務(wù)。

在科幻電影《流浪地球》中，人類在帶著地球逃命的同時(shí)，還特意建造了“領(lǐng)航員”空間站，作為地球的哨兵和護(hù)衛(wèi)，空間站的意義可見(jiàn)一斑。

太空事業(yè)的新里程碑

當(dāng)然，要把中國(guó)人自己的空間站建好，挑戰(zhàn)同樣也是巨大的。在這個(gè)龐大的工程中，會(huì)有許多的苛刻要求，需要我們用新材料、新工藝、新設(shè)計(jì)，乃至全新的思路方能滿足。

比如，雖然火箭能把一個(gè)個(gè)艙段送到指定的軌道上，但應(yīng)該如何把它們精確、牢固地組裝到已有的國(guó)際空間站上？

空間站外出現(xiàn)的破損、失效零件，又該如何更換？這些都涉及大型機(jī)械臂甚至是智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造；長(zhǎng)期在失重環(huán)境下生活，宇航員普遍會(huì)出現(xiàn)肌肉萎縮、關(guān)節(jié)退化等健康問(wèn)題，這就涉及太空醫(yī)學(xué)方面的問(wèn)題；太空中的小星體和太空垃圾很多，如何防范它們撞在空間站上，萬(wàn)一真的來(lái)了，又該如何規(guī)避？這就需要強(qiáng)化太空垃圾的觀察和追蹤。

而上述這些問(wèn)題，只不過(guò)是空間站設(shè)計(jì)、建造中遭遇難題的九牛一毛。一句話，空間站考驗(yàn)了許多方面的技術(shù)能力，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的最好體現(xiàn)，而它的開(kāi)發(fā)建設(shè)，又能拉動(dòng)相關(guān)行業(yè)、學(xué)科的全面進(jìn)步，從而實(shí)現(xiàn)人與社會(huì)的共同進(jìn)步。

總之，對(duì)中國(guó)、對(duì)世界來(lái)說(shuō)，空間站能發(fā)揮不可替代的作用，為人類走向浩渺太空提供一個(gè)堅(jiān)實(shí)的落腳點(diǎn)。

//摘自《課堂內(nèi)外》2021年第7期，本刊有刪節(jié)/