跌宕起伏的一生
——美國(guó)天空實(shí)驗(yàn)室

文 / 杜駿豪

與四戰(zhàn)四敗的蘇聯(lián)N-1 火箭登月任務(wù)相比，美國(guó)的土星5 號(hào)火箭算得上是非常成功了。它連續(xù)成功發(fā)射12 次，其中包含多次載人發(fā)射，先后將12 名航天員送上月球。蘇聯(lián)的載人登月計(jì)劃失敗，只好將主攻方向從登月轉(zhuǎn)移到空間站建設(shè)之上。在蘇聯(lián)宣布建設(shè)“禮炮號(hào)”空間站的同時(shí)，美國(guó)也不甘示弱，準(zhǔn)備發(fā)射一座空前巨大的空間站，這便是大名鼎鼎的天空實(shí)驗(yàn)室（Skylab）。得益于土星5號(hào)巨大的運(yùn)載能力，天空實(shí)驗(yàn)室的尺寸比一般人想象的要大得多：長(zhǎng)36 米， 主 體直徑6.7 米，重達(dá)90.6噸。它寬闊的內(nèi)部空間為航天員提供了非常舒適的工作、生活環(huán)境，至今沒(méi)有其他任何一艘單體載人航天器能與之相比。

◎◎天空實(shí)驗(yàn)室在軌期間的照片，沒(méi)有參照物你很難體會(huì)到它的龐大

◎◎正在建造中的天空實(shí)驗(yàn)室地板

NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）的工程師考慮問(wèn)題十分周全：人造地球衛(wèi)星在太空中有被微隕石撞擊的風(fēng)險(xiǎn)，而天空實(shí)驗(yàn)室體積龐大，遭受太空中不速之客撞擊的概率更高。因此工程師為天空實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一層微隕石防護(hù)罩。天空實(shí)驗(yàn)室被發(fā)射入軌后，防護(hù)罩在軌展開(kāi)，這層防護(hù)罩既是“金鐘罩”，能一定程度上減少隕石撞擊的危害，又是“隔熱服”，可以抵擋宇宙射線，為航天員營(yíng)造安全舒適的環(huán)境。

令工程師始料不及的是，這些看似完美的設(shè)計(jì)卻在接下來(lái)的任務(wù)中帶來(lái)了不小的麻煩。1973年5 月14 日，龐大的土星5 號(hào)拖著百米長(zhǎng)的火舌，僅用時(shí)10 分鐘便把龐大的天空實(shí)驗(yàn)室送入了440 千米高的近地軌道。但在入軌后，天空實(shí)驗(yàn)室的下行信號(hào)就顯示微隕石防護(hù)罩展開(kāi)異常，而最大的兩片太陽(yáng)能電池板也沒(méi)有正常展開(kāi)。此外，工作艙的溫度竟然在瘋狂升高。天空實(shí)驗(yàn)室外部的溫度傳感器示數(shù)直逼82℃，并且很快超出了量程，艙內(nèi)溫度計(jì)示數(shù)也上升到了40℃。經(jīng)過(guò)緊張、迅速的分析，工程師大致得出結(jié)論——微隕石防護(hù)罩可能不見(jiàn)了。

◎◎天空實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)圖

◎◎土星5號(hào)13次發(fā)射任務(wù)對(duì)比照片，可見(jiàn)在最后一次的天空實(shí)驗(yàn)室發(fā)射任務(wù)中，對(duì)火箭做了較大改動(dòng)

天空實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成了“離弦之箭”，把它搬回廠房維修是不可能的。如果天空實(shí)驗(yàn)室的溫度不能下降，其內(nèi)部攜帶的食品大都會(huì)變質(zhì)，為航天員準(zhǔn)備的藥品也會(huì)悉數(shù)失效，更可怕的是如果溫度進(jìn)一步升高，天空實(shí)驗(yàn)室的聚氨酯外壁會(huì)分解出一氧化碳和氰化氫等致命氣體。馬歇爾航天中心內(nèi)各路專(zhuān)家云集，八仙過(guò)海，各顯神通。在事故發(fā)生后幾天內(nèi)，專(zhuān)家們提出了不少臨時(shí)隔熱方案。經(jīng)過(guò)緊張而高效的討論，兩個(gè)可行性最高的方案納入最終實(shí)施流程。

第一種方案是通過(guò)工作艙的科學(xué)氣閘展開(kāi)一張大遮陽(yáng)傘。天空實(shí)驗(yàn)室在工作艙外壁設(shè)計(jì)了兩個(gè)長(zhǎng)寬各20 厘米的氣閘，航天員不出艙即可通過(guò)這一小閘門(mén)向外太空放置實(shí)驗(yàn)樣品。第二種方案是設(shè)計(jì)一面遮陽(yáng)簾——通過(guò)天空實(shí)驗(yàn)室外部的三個(gè)支點(diǎn)架起橫桿，在空間站外鋪展一張更大的遮陽(yáng)簾。兩個(gè)方案相比，部署遮陽(yáng)傘是更加簡(jiǎn)單快捷的方案，所以被選定為首選方案，制作遮陽(yáng)簾則為備選方案，兩大方案同時(shí)推進(jìn)。

◎◎正在加緊時(shí)間趕制遮陽(yáng)傘的阿麗恩·貝克爾

◎◎Skylab 3乘組航天員離開(kāi)時(shí)拍攝的照片，可以清楚地看到兩層金色的遮陽(yáng)裝置

時(shí)間緊迫，NASA 找來(lái)了縫紉女工阿麗恩·貝克爾，在工程師的指導(dǎo)下連夜縫制遮陽(yáng)傘。完成的遮陽(yáng)傘幾乎是在發(fā)射前最后一刻被放入了阿波羅飛船（Apollo）內(nèi)。1973 年5 月25 日，皮特·康拉德、保羅·韋茨和約瑟夫·科爾文組成的Skylab 2 乘組乘坐土星1B 運(yùn)載火箭發(fā)射升空，大約6 個(gè)小時(shí)后順利到達(dá)了酷熱難耐的天空實(shí)驗(yàn)室。他們用2 個(gè)小時(shí)便組裝好遮陽(yáng)傘，并成功通過(guò)科學(xué)氣閘將遮陽(yáng)傘展開(kāi)。這項(xiàng)工作不一會(huì)兒就有了立竿見(jiàn)影的效果——艙內(nèi)溫度逐漸下降，終于穩(wěn)定在了比較舒適的25℃左右。同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)：天空實(shí)驗(yàn)室的一面主太陽(yáng)能電池板完全脫落，不知所蹤；另一面主太陽(yáng)能電池板則被損壞的微隕石防護(hù)罩碎片纏繞，無(wú)法正常展開(kāi)?？道潞涂茽栁耐ㄟ^(guò)3 小時(shí)25分鐘的太空行走，費(fèi)了九牛二虎之力將纏繞的碎片切斷，太陽(yáng)能電池板成功展開(kāi)，空間站恢復(fù)了電力供應(yīng)。

同年7 月28 日，Skylab 3 乘組航天員前往天空實(shí)驗(yàn)室，成功安裝了帶有隔熱涂層的遮陽(yáng)簾，徹底解決了天空實(shí)驗(yàn)室的“高燒”病。在無(wú)數(shù)科學(xué)家、工程師與航天員的通力配合下，這個(gè)耗資25 億美元的航天計(jì)劃終于被挽救。而地面工程師也找到了這一系列麻煩的原因——在發(fā)射階段，超音速的氣流沖進(jìn)了微隕石防護(hù)罩與天空實(shí)驗(yàn)室外壁間的縫隙，完全破壞了微隕石防護(hù)罩，同時(shí)摧毀了兩個(gè)太陽(yáng)能電池板中的一個(gè)。

天空實(shí)驗(yàn)室先后迎來(lái)了3 批共9 名航天員駐留，運(yùn)行期間開(kāi)展了百余項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、地球觀測(cè)甚至電影技術(shù)領(lǐng)域獲得了大量科研成果。其中里卡爾多·賈科尼依靠天空實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在X 射線天文學(xué)及太陽(yáng)輻射研究領(lǐng)域取得豐碩成果，因此獲得了2002 年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在最后一批航天員離去時(shí)，他們抬升了天空實(shí)驗(yàn)室的軌道高度，希望天空實(shí)驗(yàn)室能堅(jiān)持到航天飛機(jī)到來(lái)。遺憾的是，NASA 當(dāng)時(shí)經(jīng)費(fèi)緊張，航天飛機(jī)的研制進(jìn)度遲緩，天空實(shí)驗(yàn)室的軌道高度衰減也快于預(yù)期。在經(jīng)過(guò)近6 年的孤獨(dú)等待后，天空實(shí)驗(yàn)室再也撐不住了。1979 年7 月11 日，天空實(shí)驗(yàn)室飛入大氣層，化作一道絢麗的火光，少量碎片掉落在澳大利亞西南部的無(wú)人區(qū)。因?yàn)镹ASA 對(duì)天空實(shí)驗(yàn)室的解體速度和墜落位置的估計(jì)都存在比較大的誤差，所以天空實(shí)驗(yàn)室未能像他們希望的那樣墜落在南非開(kāi)普敦以南的大海中。不完美的謝幕并沒(méi)有影響天空實(shí)驗(yàn)室的歷史地位，作為美國(guó)人在太空中的第一個(gè)家，天空實(shí)驗(yàn)室為美國(guó)積累了空間站設(shè)計(jì)和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)的國(guó)際空間站計(jì)劃奠定好了基礎(chǔ)。

◎◎航天員在天空實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的合影

◎◎高中生朱迪·邁爾斯正在介紹由她設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)——看蜘蛛在太空中如何織網(wǎng)

◎◎天空實(shí)驗(yàn)室飛入大氣層時(shí)的景象