“自由”號的新設計
1993年3月,國家宇航局成立了空間站重新設計組,並提出了重新設計的原則:
一、空間站的用途要縮小範圍,由過去的包括微重力材料加工和生命科學等綜合性任務轉向以研究長期航天飛行對人體健康影響的任務為主;
二、縮短桁架或幹脆取消桁架,將桁架式構型改為艙段式構型,太陽電池翼板安裝在艙段的外壁;
三、盡可能在地麵完成裝配工作,進一步減少航天飛機的飛行次數,為節省發射費,可考慮用一次性運載火箭發射空間站的構件或艙段;
四、最大限度地利用現有的技術和裝備,包括經過空間飛行考驗的、已經研製出來的以及正在研製中的硬件;
五、將空間站的工作壽命由30年減為10年,以大大降低設計難度。
經過3個多月的緊張工作,航宇局提出了3種方案供總統選擇。
第一種方案是原方案的縮小,隻保留3個實艙和部分桁架梁,仍然利用正在研製中的空間站硬件;發電能力減為60千瓦。站上的電源係統和數據管理係統功能簡化,環境控製和生命保障係統采用俄羅斯的現成設備。
該方案的最大特點是采用美國偵察衛星的公用艙——負責推進與姿態控製的功能艙,這是成熟的技術,也可降低研製費用。同時,取消了加拿大研製的遙控機械臂。
在三個新方案中,這個方案所需投資最少,總建造費為170億美元。首次發射時間預定為1997年10月,2000年10月完成建站。
第二個方案基本上保留了原方案的構型,僅僅取消了研製成本高的居住艙,而用航天飛機代替之。因此,該方案要求擴大航天飛機的功能,不僅要能多裝物資,而且與空間站對接後要成為空間站的一部分,作為空間站上宇航員生活起居的場所,從而使空間站本身的組成簡化。
該方案隻需進行8次航天飛機發射,即可建成第一期有人照料的空間站。
這個方案還建議,將空間站運行軌道傾角改為516度,以便考慮俄羅斯的運載火箭和載人飛船參與“自由”號空間站的建造。
由於該方案較多地繼承原方案,所以它在三個方案中所需投資最大,總建造費用估算為193億美元,開始發射時間為-1997年10月,建成時間為2001年10月。
第三個方案是一個全新的設計方案,準備研製一個直徑為7米、長為28米的巨型單艙空間站。艙外裝有4塊太陽電池翼板,艙內分為7層、68個機櫃,用以安裝各種實驗儀器和環控與生保、製導、導航與控製等站上的保障係統。
該方案的優點是:艙內容積大,有科於宇航員在艙內活動;建造時在空間裝配的工作量很少。其缺點是:發電能力小,隻有30千瓦;徽重力條件差,總建造費用為151億美元。1999年9月才開始發射第一個構件,於2001年1月建成。
美國總統克林頓最後拍板,選擇了第一方案。因為這個方案可以較多地利用“自由”號計劃執行以來所取得的成果,減少浪費,少走彎路,風險最小。目前,正在就此方案進一步展開方案設計和技術設計。
盡管“自由”號空間姑重新設計的方案已被總統批準,總建造費用可由400億美元壓縮到200億美元以下,但是實際費用能否控製在這個數目範圍內,還很難說;能否自始自終礙到國會的支持,也是個難題。
此外,美國在事先未同歐洲航天局、日本和加拿大磋商的情況下,就單方麵重新設計空間站,甚至取消加拿大遙控機械臂的研製任務,引起了合作夥伴的不滿,也為國際合作投下陰影。
自1988年以來,美國國會眾議院在討論航宇局的經費預算時,每年都要為是否支持空間站計劃,展開激烈的舌戰。今年6月,在眾議院表決時,讚成票比反對票僅僅多1票,空間站計劃險遭否決。
重新設計後的“自由”號空間站計劃,前進的道路仍是障礙重重,主要在經費。為了獲得每年10~20億的經費,國家宇航局尚需付出長期的艱苦努力。