霍斯敦一一约翰逊空间中心正在决定用二、三空间站,以开拓人在轨道上大规模活动的能力,最后十亿美元,在八十年代后期,建造美国的永久性载人扩展到与地球同步高度上,跟苏联在载人长期飞行方面的优势相对抗。
国家航空航天局日益一致认为,该局应当积极从事永久性载人空间站,把它作为美国下一个重要的载人空间目标,而不要顾及财政束缚,这是在航天飞机之后继往开来的大型研制设想。
空间作业中心,即所谓的空间站,应当集中美国空间站各项设计成果,在1988年投入使用。业已制定了1984~1985财政年度国家航空航天局新的装备预算,已经采取的重要步骤是,最近拨给波音公司四十万美元在1980年进行各个系统的设计研究。还拨给洛克韦尔国际公司十七万五千美元进行研究,以确定涉及利用航天飞机轨道器和空间作业中心的各种因素。
虽然空间作业中心,就是空间站,但是它的研制是建立在人在轨道上的能力远比人在诸如美国天空实验室和苏联礼炮号这类传统轨道站上的能力大得多的基础上。空间作业中心的主要目标是:
1. 建造、调试大型复杂空间系统并把它们运送至工作轨道。
2. 在轨道上装配、发射、回收和维修载人或不载人的宇宙飞船。
3. 照料在同一轨道上自由飞行的卫星。
4. 进一步发展永久性载人在空间工作的能力,而在控制和补给方面减少对地球的依赖。
上述目录明显忽略了空间站上科学和实用的对象,尽管自由飞行的科学和实用的宇宙飞船由该中心来维修。从目录中省略掉,主要意思是,实验和实用的要求不是显著影响基本设计的因素。设有保障作业对象的装置。众多的科学和实用的空间硬件将作为空间站的部分设备,以适应完成各种大型空间作业目标。
国家航空航天局过去打算根据大量实验结果向国会推售高级空间站并不成功。空间作业中心将提供实验机会,不过,它的主要目标将是提供一个永久性载人轨道基地,以扩展人在空间的基本能力。与此有关的是,该中心在保障最终在地球同步轨道上载人任务中所起的作用。
设计的乘载人数是个人,每九十天由航天飞机补充一次给养。各个系统要保障具有高度自立程度并使地面干扰减至最低限度,这就是工作的目标。
空间作业中心这一设想欲获成功的关键在于,要求国家航空航天局成功地把航天飞机投入使用。除此,增加航天飞机的运载能力,也是国家航空航天局现有目标,但是,这里工程师认为,光有这些,不足以维护美国在空间方面的领先地位。航天飞机的利用及其改进,并不要求新的研究和发展工作,不会为当今的技术和实用发展提供必要的清晰焦点。空间作业中心设计师认为,目标仅限于利用航天飞机,亦许不会保障维护空间方面领先地位的国家政策,它只能代表缓慢的前进步伐_
美国在载人空间飞行方面要领先于苏联,这是日益增长的重要因素。这里政府人士、工程师和宇航员特别注意到苏联研制的拟于八十年代中期用1000~1400万磅推力助推器发射的22万磅重量级永久性载人空间站的意义。他们希望,发觉苏联这种研制,有助于促进美国的高级载人计划,并向白宫和国会阐明,主要竞争的空间电力在长期的空间飞行中得到了重要利用,苏联使用联盟号可返回飞船和礼炮号空间站以及进步号运输船系统,在此领域中正在取得可贵的工作经验。
这里设计师不想从事永久性载人空间站,“正因为苏联人在干这件事”,但是他们认为,维护美国在长期空间飞行方面优先于苏联,是个极其重要因素,而不能掉以轻心。
约翰逊空间中心C. C. Kraft博士说,“我个人确信,有着巨大的发展空间的工业能力,这不是要不要的问题,而只是时间问题”,“这势必是下一步要施行的,不论是J · 卡特或是其他总统都会认识到促进这方面的本国技术并尽快付之实施的必要性”。
Kraft担心由于国家航空航天局预算受限制和航天飞机推迟飞行,会削弱在高级载人空间计划方面的劲头。“遗憾的是,我们已经落后了五年,我们未曾有过任何严肃的拟于3~5年期间在载人空间飞行方面的下一步规划。我们详尽地用扩充电源和25千瓦电力舱来扩大航天飞机的运载能力,但是,除此之外,尽是有骨无肉”。
“在过去四、五年间我们深感有罪的一件事是,我们对下一步发展规划缺乏调查研究。我们极其需要一些钱来办这件事。研究经费要多于研制经费。有一批研制工作必定涉及新技术。”
“以往,我们可以用阿波罗计划的钱,来研制新型燃料电池、轨道机动系统和反作用控制系统,这些都是我们建造航天飞机的基础。现在我们做不到这点。我们无法从航天飞机中拿出钱来,用于国家航空航天局内部研究和研制。”
候选的空间作业中心设计方案,大约要花费21亿美元来建造能够乘载八个人的基准核心装置,大约要花费27亿美元才能建成具有全套设备的空间作业中心,包括构造和支持大型空间结构的硬件以及深空任务中使用的末级火箭(upper stage)。该成本不包括头两年工作期间建造和支持基准核心装置所必需的大约十次航天飞机任务的成本。
紧密相接的两个相同形式服务舱构成空间作业中心的中央脊柱。在服务舱上有几个对接舱口,构成基本核心装置的其余部分,保证与航天飞机和其它宇宙飞船对接。服务舱具有多余度控制、稳定、通讯和电力系统。电力由两个杆式太阳电池阵供给。
有两个居住舱,每舱住4人,它们停泊在服务舱上。每个居住般包含有:一个指令中心,每个乘员专用宿舍、拿品、卫生和娱乐装置。两个居住舱中有一舱还配置一套保健医疗设备,另一舱则设置一个小型实验室,保健医疗设备能够进行小型外科手术并治疗一些常见病,这是生命科学研究失重对人体影响的焦点。
两个居住舱顶部有一通道相连。这一通道联系,跟下面服务舱间联系一样,它既提供航天飞机的对接装置,又为当一个居住舱出现严重危险事故时提供逃往另一舱的路线。每个居住舱大约长40英尺,直径14英尺。服务舱大约长40英尺,直径8英尺。
对接在服务舱对侧的是一个单独的后勤舱,可能是长20英尺,直径为14英尺。服务舱作为消耗性库房,当航天飞机来补充给养时便跟整个后勤舱交换。
在空间作业中心,将大量使用航天飞机和天空实验室类型系统以降低成本,而首次在空间使用的边缘技术将是再生环境控制和生命保障系统。
除了天空实验室外,在美国以前大多数长期飞行方案中,燃料电池既供电又供水。由于空间作业中心要使用太阳电池阵,并且用航天飞机运输集装箱水费用昂贵,已经为候选的空间作业中心方案选择了水的回收系统。在空间作业中心,唯一需要补给的消耗品将是食品和肼。后者将被分解,用作大气层中的氮和Sabatier反应堆系统中使用的氢,这将冲淡宇航员呼出的二氧化碳,肼还将用做反作用控制系统中的单组分推进剂。
再生的生命保障系统成了几年来广泛研究的课题。第一代和第二代系统已经完成了1700小时的试验。目前国家航空和航天局这方面工作,要求交付余下的第二代硬件,并在今年下半年完成子系统和集成系统这两方面硬件的样件试验。载人系统也计划在边长20英尺的真空室中进行试验。苏联正在从事这方面工作。
为了满足空间作业中心的工作对象,除服务舱、居住舱和后勤舱外,还需要两种重要装置:
1. 空间建筑装置——其能力包括:制造、装配和试验大型空间结构;安装、结合和调试各个子系统;以及把系统分解并发射到最终轨道。最初使用时,该装置能够完成详细的结构论证,导出大型的空间结构需要梁式构件制造业。梁式构件和固定夹具是主要的设备元件,在设想的设计中,它安装在居住装置外边。固定夹具设计取决于所建造的结构型式,并且可以按照不同建筑的需要进行变动。宇航员在站外的活动是在空间作业中心进行大型结构装配的重要部分。
2. 飞行保障装置——该装置有三种不同功用,即:按照不同任务,装配、调试和发射多级固体燃料火箭飞行器;完成装配、调试和发射最终能够到达地球同步轨道的载人轨道间运输飞船;保障自由飞行的宇宙飞船对接于空间站进行维修。
人在地球同步轨道上工作,这是民用和军用研究所必需,这项工作将由空间作业中心的飞行保障装置来促进。
根据目前进度计划,第一个服务舱约于1988年用航天飞机发射,如果专用一个航天飞机轨道器来建造空间作业中心的话,那么其余部分每间隔二个月发射一次。第一个居住舱约在1989年发射,并与两个服务舱对接。
第一个服务舱约耗资七亿美元(包括研制费),第二个约二亿五千万美元。第一个居住舱约耗资八亿美元(包括研制费),第二个约二亿美元。飞行保障装置和空间建筑装置估计各为三亿美元。此方案最大投资额,在第一个服务舱发射之前,每年约为八亿美元。
[Aviation Week & Space Technology,1980年8月]