图1:画家弗兰克·R.保罗在1929年所绘制的赫尔曼·波托奇尼克的空间站,是第一幅发表在英文杂志上的有关空间站的彩色插图。
(相关资料图)
图2:1930年,弗兰克·R.保罗描绘了奥托·威利·盖尔的小说《月中石》中设想的空间站“Astropol”。
图3:许多早期空间站的设计师都建议,将空间站制成一个巨大的环状旋转结构,通过离心作用提供人造重力。1961年,固特异公司提出了一个可充气的空间站思路。按照以往的设想,大圆盘可以聚集太阳能来产生电能。(图片由作者提供)
9月30日,中国空间站问天实验舱转位完成,空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型。10月25日,梦天实验舱与长征五号B遥四运载火箭组合体已转运至发射区,计划于近日择机实施发射。年底,我国还将发射天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船,实现6名航天员同时在我们自己的空间站工作。
空间站,一个充满想象力和科技应用之所在。
科学史家通常认为,太空旅行这一概念的开创性飞跃出现在1783年。这一年,法国的约瑟夫-米歇尔·蒙戈尔费和雅克-艾蒂安·蒙戈尔费兄弟发明了热气球。这是人类第一次通过技术手段,借助一种科技装置离开地球表面。尽管第一个载有乘客的热气球只飞到大约91米的高度,航行了8千米左右,但是对于极富想象力的人来说,飞往地球以外的空间和其他星球的可能性,不过是程度大小的问题罢了。
空中留置的载人飞行物的最早构想,也许可以追溯到英国作家乔纳森·斯威夫特的著名讽刺小说《格列佛游记》(1726)所描写的勒皮他岛。这个“飞岛”,是一个直径为7.2千米的圆形岛屿,它依靠一种名为“磁力悬浮”的力量,能永久地悬浮在地球的上空。
然而,真正跟空间站沾边的设想,直到斯威夫特之后大约150年才出现。1870-1871年间,美国作家爱德华·埃弗雷特·黑尔在《大西洋月刊》上发表的科幻小说《砖月亮》,描述了一个人造的空间导航台,即人造卫星砖月亮。
小说主人公称:一个容易看得见的物体在一个闭合的轨道上绕地球而旋转,对于航海者将具有很大的价值。为此他设想用砖砌成一个直径为61米的砖月亮,利用一个巨大的飞轮旋转时产生的惯性力将其送入近地轨道。这被看作是人造地球卫星的首次构想。黑尔不仅预见到了空间站的存在,还预见到它将在多个领域起到辅助作用,如导航、大地测量、测绘、侦察勘测、通信、海洋监测、生物科学、气象学、人类居住和轨道交会等。
其实,人造卫星的原理并不深奥。早在1687年,牛顿就在其经典名著《自然哲学的数学原理》中论证过,有可能以极大的初速度抛出一颗不再落回地球的物体。这种探讨实际上就已表达了人造地球卫星的原理及其实现的可能性(虽然牛顿没有这样用词)。
19世纪末20世纪初,俄罗斯的“业余科学家”齐奥尔科夫斯基也已萌生了人造地球卫星的思想。他大约从1896年开始撰写的一部科学幻想小说《在地球之外》,于1916年曾在一家杂志上连载。它讲述的是20名不同国籍的科学家和工匠乘坐火箭飞船到太空旅行的故事。
小说颇有预见性地叙述了飞船里种种有趣的生活情景,还描绘了太空城移民社会的画面,其中不少场景简直就是后来所发生真实情节的翻版。齐奥尔科夫斯基实际上也提出了空间站概念,即设想宇航员可以在太空开展大量有用的活动。他还建议在太空旅行中采用密闭的生态系统,设想制造出轮胎形空间住宅,以自旋产生人造动力。
第一个认真尝试“设计”空间站的人,则是奥地利军人赫尔曼·波托奇尼克(笔名赫尔曼·诺丁)。1928年,他描述了一个绕轨道运行的“天空实验室”,几乎预言了今天空间站的所有细节。1929年他的设想首次用英文发表时,由传奇画家弗兰克·R.保罗配了一幅插图,这是以空间站为主题的第一幅彩色作品。
1952年,美国作家弗莱彻·普拉特和画家杰克·柯金斯提出了第一个非旋转的空间站设计方案。通常认为,没有旋转提供的人造重力,空间站中的乘员在其中会处于失重状态。大多数早期的空间站设计者都认识到,为了防止出现长期的健康问题,重力是必不可少的。
德国著名的火箭专家沃纳·冯·布劳恩也意识到了这一点。他在20世纪50年代构想的空间站是一个直径76米的巨大转轮,可以容纳几百人,以每分钟旋转3次来为空间站中的工作人员提供人造重力。
在1977年发表的《开拓空间》一书中,美国普林斯顿大学的物理学家杰勒德·奥尼尔提出了在空间殖民的主张。他建议就近建造空间站,以之作为宇航中转站,也可以作为建造和发射宇宙飞船的基地,或作为太空中的科学实验站,当然也可以作为人在太空中的居所。
而今,伴随着太空之旅可以想见的商业化,已有人预测,空间站的下一个辉煌的时代,很有可能会是与旅游一起开创的。
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