第二章科技館的發展介紹(2 / 3)

14阿爾法磁譜儀

阿爾法磁譜儀(Alpha Magnetic Spectrometer ,簡稱AMS)是由永磁體、上下各兩層的閃爍體、緊貼永磁體內壁的反符合計數器、內層的6層矽微條探測器以及契倫科夫探測器等組成。

阿爾法磁譜儀的主體結構是由銣鐵硼材料製成的永磁體,其重量約2千克,是一個高1米、直徑12米、長08米的空心圓柱體,其中的磁場強度為1400高斯,能長期在太空中穩定工作。AMS可根據磁場反應的粒子電荷以及粒子的軌跡、速度、質量等信息,進而可以推斷粒子的正與反。可以說,AMS是當今最先進的粒子物理傳感器。

科學家們想要AMS在太空探測什麼?有的學者指出,因為星球內部產生核聚變反應時,一定會有碳產生,假如能夠探測到一個反碳粒子,就說明有一個產生這個反碳粒子的反星球存在,也等於找到了反物質世界的直接證據。但反碳粒子在宇宙間微乎其微,所以,科學家們更抱有希望的是,AMS實驗能探測到比反碳粒子多得多的反氦粒子,這將被視為反物質世界的間接證據。

航天實驗表明,阿爾法磁譜儀運行狀況良好,經受住了發射升空時的劇烈震動和嚴酷的太空工作環境的考驗,捕捉到許多宇宙射線帶電粒子的蹤跡。按照預定的計劃,阿爾法磁譜儀將於2001年2月裝載到阿爾法國際空間站上,它將作長達3年的反物質空間探測。

15太空貨車

目前隻有一種專門運輸貨物的航天飛船,那就是蘇聯/俄羅斯的“進步”型和“進步M”型貨運飛船。

在1986年2月到1991年2月期間,蘇聯/俄羅斯在太空擁有“禮炮7”和“和平”號兩座航天站。1986年3月13日,蘇聯發射了“聯盟T15”號載人飛船,航天員是列·基齊姆和弗·索洛維耶夫。

兩天後,即這年的3月15日,“聯盟T15”號飛船首先與入軌不久的“和平”航天站對接。兩名航天員檢查了飛船與航天站對接部件的密封情況後,進入“和平”號航天站。他們調試了站上的1000多件儀器設備,卸下了“進步26”號貨運飛船送來的物資,為“和平”號航天站開始接待航天員前來工作做好了準備。

50天後,即這年的5月5日,“聯盟T15”飛船與“和平”號航天站——“進步26”號貨運飛船聯合體脫離對接,然後駛向“禮炮7”號航天站,行程3000多千米,於5月6日與“禮炮7”航天站——“宇宙1686”號無人飛船聯合體對接。兩名航天員進入這個聯合體工作,進行了多項科學考察和實驗活動,多次出艙行走,組裝大型構件。

52天後的6月27日,“聯盟T15”飛船脫離“禮炮7”號航天站,並再次與“和平”號航天站對接。兩名航天員進站工作到7月16日,然後離開“和平”號航天站返回地麵。

人們將在兩座航天站之間來回飛行的“聯盟T15”號飛船稱為“太空第一輛公共汽車”。

16太空站

太空站是具備一定實驗和空間條件,並可供宇航員生活和工作的長期運行的航天器,又稱空間站、軌道站或航天站。

太空站的建立,使載人航天進入實用階段,對科學研究、國民經濟和軍事都具有重大價值,在航天事業上起著很重要的作用。

因為太空站具有重要而廣泛的應用價值,所以備受世界各國的重視。前蘇聯在1971年首先發射了世界上第一個太空後,又相繼發射了多個太空站。美國於1973年發射了一個“天空實驗室”太空站,日本、加拿大和西歐各國也致力於太空站的建立。不久的將來,太空站將成為各國在太空競爭的戰場。它在軍事上的應用也有廣闊的前景。

17天空實驗室

1973年5月15日美國用兩級的“土星5”號火箭發射了試驗性航天站的主體,由軌道工場、多用途對接艙、氣閘艙、儀器艙和“阿波羅”望遠鏡等組成。

由於軌道工場在發射過程中出現故障,於是便用“阿波羅”計劃中研製的“土星1B”火箭,於1973年5月25日發射“阿波羅”飛船的指揮艙和服務艙,將C·康拉德、J·克爾溫和P·韋茨三名航天員送上“土星工場”進行搶修。他們在太空生活28天,拍攝各類照片近4萬張,記錄資料磁帶14萬米。

7月28日,第二批3名航天員進入“土星工場”,他們拍攝太陽照片77000多張、地球照片14000多張,記錄資料磁帶42000米,在太空生活59天。

11月16日,第三批3名航天員進入“土星工場”,他們的重點任務是對地麵進行戰略偵察,拍攝地麵照片20000張,記錄資料磁帶45000米,也對太陽和康浩特彗星進行了觀測,拍攝照片75000張,在太空生活84天。

由“土星工場”和“阿波羅”飛船指揮艙、服務艙組成的“天空實驗室”,全長36米,重約91噸,工作容積327立方米。

18國際航天站

1981年航天飛機試飛成功後,美國航宇局便在醞釀宏偉的航天站計劃,提出了“大型載人航天操作中心”、“大型軌道結構”等許多構想,1983年還成立了一個60人的特別工作委員會,研究航天站的用途。

1984年1月25日,美國總統裏根批準建造永久性航天站的計劃,要求在10年內建成,取名“自由”號。

大概是因費用龐大,美國邀請日本、加拿大和西歐盟國參加,但盟國卻心存疑惑。計劃難以進展,迫不得已,裏根總統於1987年4月宣布縮小規模,推遲到1994年建成。1988年1月與盟國達成協議,改為“單龍骨”結構,1996年建成。但實際進度到時隻能完成第一階段的工程。而且核算表明,到完成2/3工程時,維護工作量就已超過所能負擔的極限。不得已再次縮小規模,推遲到1997年建成。

蘇聯解體、“冷戰”結束,由於失去“冷戰”的動力,眾議院撥款小組的政治家們更在1991年5月拒絕撥款,建議取消計劃。這引起盟國的擔心和不滿。同年6月,經激烈辯論,眾議院決定在92財年撥款19億美元。這簡直是杯水車薪,因為這時估算,完成整個計劃需要近1200億美元。1992年10月,布什總統批準撥款21億,並強調建造航天站是實現航宇目標“一個不可少的步驟”。

1993年3月,克林頓總統要求重新設計方案,並確定其性質是“單純的太空科學實驗室”。

由於俄羅斯無錢建造新的航天站,美國則想借助俄羅斯的載人航天技術,兩個前“冷戰”對手於1993年9月簽訂協議,在各自現有航天站基礎上,建立包括歐洲航天局、日本和加拿大部件的“阿爾法國際航天站”,後定名為“國際航天站”。

19太空發電站

多少年來,科學家們一直在設法尋找一種既清潔又取之不盡的能源。他們認為,最好的辦法是向太空要電能,建立一個沿著地球軌道運行的太空電站,通過光電板吸收太陽輻射,然後以微波形式把這些吸收的能量發往地球。

如今,一個命名為SPS2000的太陽能衛星計劃的實施,將使這一設想變成現實。這顆衛星呈等邊三棱柱狀,邊長336米,高303米,重240噸,三棱柱的兩麵覆蓋著由矽構成的太陽能板,另一麵安裝著向地球輸送微波的天線。

這所電站,實際上是一顆能產生1萬千瓦電能的巨型衛星。

20太空望遠鏡

最早的太空望遠鏡是“哈勃”太空望遠鏡,它於1990年4月20日,由航天飛機載上太空,開始了為期15年的探索宇宙秘密的使命。這架太空望遠鏡價值15億美元。

由於太空望遠鏡運行在數百千米的地球軌道上,地球大氣對天文觀測的一切幹擾都擺脫了,所以,它的威力將遠遠超過地麵上所有光學望遠鏡。當然,這個太空望遠鏡高超的圖像分辨能力,超距離的觀察範圍,處理資料的驚人速度是任何望遠鏡也無法代替的。美國帕洛瑪山天文台上的海爾望遠鏡,口徑達5米,能夠觀測到20億光年之遠的天體。太空望遠鏡的口徑雖然隻有24米,卻能觀測到140億光年之遙的天體,而且其分辨能力比在地麵觀測要高10倍。海爾望遠鏡隻觀測到23等星,而太空望遠鏡卻能觀測到29等星的暗弱天體。23等星相當於在500千米高的夜空中觀察地球上點燃的一支蠟燭。

假如說,17世紀伽利略望遠鏡的問世是天文學發展史上的第一個裏程碑,那麼,太空望遠鏡的誕生就是天文學發展史上的第二個裏程碑。

由太空望遠鏡所攝取的光和其他輻射都是幾百萬年甚至幾十億年以前從遙遠的星係到達近地空間的,所以,太空望遠鏡觀察到的宇宙,等於把人類帶到若幹世紀以前的時代。千萬不要忘記,它所獲得的一切信息,都是幾百萬年甚至幾十億年以前星係活動的真實記錄。

21航天服

從功能上講,宇航服其實就是個小太空艙,外殼具有伸縮性,裏裏外外總共有10~20層,重達50多千克,且每層之間還要用防熱的玻璃纖維布襯著。因為太空裏有很多岩石,如果衣服太薄,就很容易被割破。隻有厚衣服才能抵禦宇宙線輻射和高溫,以免身體被灼傷。

由於要讓宇航員穿著航天服能進食和大小便,手腕和雙膝等關節部位能彎曲伸縮等等,因此航天服內的各種管線縱橫交錯。這些管子有的負責送空氣,有的負責送水。衣服上還有加壓設備,讓宇航員感到一點兒重量,免得身體血液在沒有壓力的情況下沸騰起來。此外,航天服上還有一個圓形透明的頭盔,可以擋住紅外線。

在航天服的背上還有一個大背包,它在各個方向上安裝有噴嘴,利用它向不同方向噴氣所產生的反作用力,可以使宇航員前後左右上下自由運動。

22航天飛機

航天飛機與普通飛機不同,它是往返於地球表麵和近地軌道(距地麵185~1100千米的橢圓形軌道)之間的、可以重複使用的大型運輸工具。由於它是靠火箭發射的,所以航天飛機可以衝出大氣層,“飽覽”空中的美景。

航天飛機對人類有著十分廣泛的用途,它可以攜帶衛星,並可將衛星放置在天空中的任意位置;它還可以在天空中及時修理出了毛病的衛星;能很方便地回收各種各樣的衛星;作為交通工具,它可以向真正的人造“天堂”——航天空間站,運送宇航人員、物品,運送建造航天站、太空太陽能電站等大型空間建築的材料;航天飛機甚至可以作為空中的公共汽車,往返於地球與太空之間;在軍事上,它可以對地麵、空中的目標進行跟蹤、偵察、拍照等等。

23空天飛機

目前,航天飛機是人類探索太空的主要工具,不過,科學家已經在研製比它還優越的空天飛機了。

與航天飛機一樣,空天飛機是可以在地麵與太空之間來回飛行的運輸工具,所不同的是,航天飛機需要火箭推進飛入太空,而空天飛機是由普通飛機用的渦輪噴氣發動機驅動,隻不過用的是液氫燃料。空天飛機能以每小時16~3萬千米的速度在大氣層內飛行,而且可以直接加速進入環繞地球運行的軌道,返回大氣層後,又可像飛機一樣在機場上著陸。

空天飛機在飛行時,由於和地球大氣層產生劇烈摩擦,它的頭部和機翼前緣的表麵溫度可達2760攝氏度,因此,空天飛機對材料的應用要求比航天飛機還要高。與航天飛機相比,空天飛機不需要規模龐大、設備複雜、造價昂貴的發射場,並且空天飛機完成一次飛行後,經過一星期的維護就能再次起飛,這樣,就大大降低了成本。

24航天母艦

我們大家都知道,發射衛星、飛船和航天發射場的位置應設立在盡量靠近赤道的低緯度地區,因為隻有在緯度為零情況下,航天器才能達到最大的速度優勢:火箭速度加上地球自轉速度。像俄羅斯的拜科努爾發射場、美國的卡納維拉航天中心、法國的庫魯以及日本的內之浦宇宙發射場、中國的西昌衛星發射中心等,都是基本符合這一條件的優良的航天發射基地。

不過,不管哪一個發射基地,都有不足之處,因為它限製了航天器軌道平麵的傾角方案和用於其他目的的發射能力,有時還受到氣象條件的幹擾。於是,有人就想,如果建造一艘大噸位,能從赤道附近的國際海域發射航天器的“航天母艦”的話,不僅緯度的優勢將更明顯,而且以上幾點不足也將消失。此外,從海上發射有助於選擇任何一個合適的地點、時間發射,發動裝置和其他一些珍貴的零部件也可能得到再次利用。這一設想也許很快就能變成現實。

25原子能航天母機

誰都知道航空母艦是海上的霸王,它可以裝載幾十架作戰飛機,並且可以在它巨大的甲板上起飛和降落。但海上霸王固然威風,但也有不足之處,那就是它隻能使飛機飛上天空,而不能使飛機飛向太空。

那麼,有沒有這樣一種運載工具,既能把飛機送入太空,又能讓飛機安全返回?那就是科學家們夢想中的“航天母艦”——未來的航天母機。