回顾“天空实验室”,NASA 的开创性空间站

50年前,这座天文台教给我们的诸多经验之一是:在太空中,湿巾比淋浴更好用。
Skylab, America's first space station, orbits Earth.
为了让“天空实验室”价格更实惠,它是由“土星五号”火箭的一部分改造而成。NASA

22年多以来,宇航员和航天员一直持续居住在国际空间站,使这座轨道实验室成为迄今为止飞行时间最长的航天器。但如果不是50年前(1973年5月14日)发射的早期空间站——美国国家航空航天局的“天空实验室”,这项成就将不可能实现。

“天空实验室”诞生于取消的阿波罗登月任务带来的失望和剩余物资,它从未像前十年太空竞赛那样激发公众的想象力。但这项任务对之后的所有载人航天都至关重要,它教会了NASA关于如何建造适合长期居住的航天器,以及如何围绕执行任务的宇航员来设计任务的宝贵经验。

美国国家航空航天局首席历史学家布莱恩·奥多姆(Brian Odom)说:“国际空间站的每一个角落都蕴含着源于‘天空实验室’的经验。“‘天空实验室’是人类迈向‘我们将成为一个长期脱离地球生存的物种’这一转变的转折点。”

奔月与空间站

奥多姆说,NASA一直想要一座空间站。根据他的说法,最初的计划是通过“水星计划”(艾伦·谢泼德成为首位进入太空的美国人)学会脱离地球,然后在轨道上与“双子座计划”进行交会和对接,并且“下一步就是建造空间站”。这座空间站将是人类更远地前往月球,之后前往火星的中转站。

但随着约翰·肯尼迪总统在1961年的演讲中宣布与苏联展开登月竞赛,一切都改变了。

国家航空航天博物馆阿波罗藏品策展人、太空历史学家蒂塞尔·缪尔-哈蒙尼(Teasel Muir-Harmony)说:“有些人认为阿波罗计划是跳过了预期的、太空飞行的自然过程或自然进展。“我们没有先建造空间站,而是直接奔向了月球。”

投入了巨额资金和政治资本,才使得美国人率先登上了月球。但公众支持——以及国会资助——在1969年7月20日登月几乎立即开始减弱。阿波罗18、19和20号任务在1971年被取消,而阿波罗17号的宇航员将是几十年来最后一次踏上月球的人类。

“天空实验室”的构想起源于1965年,当时NASA的预算充足。该机构决定,即使在资金收紧后,该项目也可以继续进行,部分原因是该卫星将使用现有的阿波罗基础设施。“土星五号”火箭,原计划用于发射阿波罗12号任务,可以将“天空实验室”送入轨道。而空间站本身将由火箭的第三级建造而成。

缪尔-哈蒙尼说:“这是建造空间站的一种非常巧妙实用的方法。”

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“天空实验室”的架构并非唯一富有创意的材料使用方式。在5月14日的发射过程中,“天空实验室”的微陨石防护罩(兼具遮阳功能)被撕裂,导致新入轨的空间站在烈日下炙烤。NASA的“万能修理工”——官方上是约翰逊航天中心的工程技术服务中心主管——杰克·金兹勒(Jack Kinzler),利用伸缩钓鱼竿开发了一个伞状遮阳罩原型,宇航员可以通过“天空实验室”的气闸将其部署。他们仅用六天时间就完成了这项工作,挽救了空间站。奥多姆认为,这是“天空实验室”最重要的早期教训之一。

奥多姆说:“这是一个非凡的时刻,它教会我们能在危机中做出应对。”

“天空实验室”的教训

1973年至1974年,“天空实验室”共接待了三批船员。“天空实验室一号”船员飞行了28天,“天空实验室二号”任务持续了59天。

但“天空实验室三号”,也就是最后一批三名船员,在空间站上停留了84天,于1973年11月16日发射,并于1974年2月8日返回地球。

这在当时是一件大事。后来像斯科特·凯利(Scott Kelly)和佩吉·惠特森(Peggy Whitson)这样的NASA宇航员在国际空间站工作了数百天,但在1973年,没有人知道人类是否真的能在太空中生活这么长时间。奥多姆说,“天空实验室三号”船员的停留时间比“早期所有太空飞行加起来还要长”。

“天空实验室”肯定地回答了人类能否忍受长期太空飞行的疑问,但它也清楚地表明了其中的代价。

缪尔-哈蒙尼说:“他们注意到宇航员尿液中的钙含量增加,这与骨质流失有关。”这凸显了在太空中的运动的重要性。如今,锻炼被认为是国际空间站宇航员日程表中的一个关键部分。

“天空实验室”还确定了一些能让轨道生活更舒适的小生活质量改变,例如食物。“食物总体上被认为有点太淡了,”缪尔-哈蒙尼说。“在微重力环境下,你体内的液体会堵塞鼻腔,从而限制你的味觉能力,所以为太空准备更美味的食物很重要。”

缪尔-哈蒙尼说,“天空实验室”所谓的防漏微重力淋浴间,一个圆柱形帐篷状装置,很可能是空间站上最后一个淋浴设备。“它效果不太好,”她说。“这是一个重要的教训,就是用湿巾比试图在太空中洗澡更好。”

另一个持久的教训是,即使有世界上所有聪明的工程技术,如果你不关注船员的人类需求,它们也将毫无帮助。“天空实验室三号”船员几乎筋疲力尽,任务之间几乎没有休息时间,迫使NASA重新评估他们的工作计划。奥多姆说:“你不能让人们把所有时间都花在工作上,然后睡八个小时,醒来立刻又投入工作。”“他们在‘天空实验室’经历痛苦,才吸取了这些教训,让人们在某种程度上历经磨难。”

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“天空实验室”最后的教训可能对如今所有在太空作业的人来说都最为重要,尤其是在近地轨道上的卫星和其他航天器数量不断增加的情况下。与国际空间站不同,“天空实验室”没有配备推进器。它无法自行管理轨道高度,因为人们曾认为航天飞机将在1977年投入使用,并在必要时为空间站提升轨道。但开发计划拖延了,第一架航天飞机直到1981年才首飞。随着“天空实验室”轨道下降,NASA决定让空间站于1979年7月11日重返地球大气层,希望它能在印度洋上空烧毁。然而,碎片散落在西澳大利亚部分地区,所幸无人受伤。

奥多姆说,如今的NASA会认为这种重返地球是鲁莽的。如果你不知道你的航天器将精确坠落在何处,那将是一个问题。“NASA无疑从1979年的事件中吸取了深刻的教训。”

“天空实验室”的持久遗产

由于没有定期的太空往返服务,“天空实验室”的船员只能依靠自带的物品。如今,在国际空间站上飞行的宇航员面临的限制比“天空实验室”的船员少得多。例如,国际空间站循环利用大部分水,定期的货运补给任务为那里的宇航员提供食物。现在有健身设施和更周密的工作时间安排。

奥多姆说:“‘天空实验室’是比任何此前经验都迈出的巨大一步。“总得有人成为先驱,承担风险。而‘天空实验室’的一切都关乎风险。”

国际空间站曾接待宇航员单次飞行超过350天——这是一项了不起的成就,而如果没有“天空实验室”的经验,这一切是不可能实现的。

 

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