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39年前的今天美国宇航员徒手抓卫星这个喷气神器我们至今没有

作者:admin 时间:2024-05-31 03:35

  今天是11月14日,39年前的今天,美国宇航员戴尔·加德纳曾在太空中,徒手抓住了一颗入轨失败的卫星,也就是西联星6号(Westar 6)通信卫星,并将它送到航天飞机的机械臂上,最终由“发现”号带回了地面。有意思的是,完成回收任务后,这名美国宇航员戴尔·加德纳还举出“出售”的牌子,在太空为这颗二手卫星带货,可谓是带货界的巅峰了。

  更有意思的是,西联星6号回到地面被维修好之后,被香港卫星公司买走,改名为亚洲一号,主要为中国及亚洲各国提供通信服务。最后于1990年4月7日,被我国的长征三号运载火箭送入地球同步转移轨道。2003年4月,亚洲一号卫星正式退役。

  这颗卫星首先是在1984年2月3日,乘坐“挑战者”号航天飞机升空,入轨失败之后,又乘坐“发现”号航天飞机返回地面,最后搭乘我国的长征三号运载火箭再次升空,在人类航天史上可谓是绝无仅有的。不过,我们今天的重点并非是它开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,而是戴尔·加德纳徒手抓卫星这件事,因为在这过程中,美国宇航员使用了非常科幻的载人机动系统MMU,而我们至今在这一领域是空白开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。

  所谓载人机动系统MMU,可以理解为一种在太空中使用的喷气背包,支持宇航员在空间站、航天飞机等航天器的一定距离外开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,进行不受束缚的舱外太空行走,无需安全绳开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。根据NASA的数据开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,MMU重148公斤开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,以两个金属罐里各5.9公斤的氮气作为推进剂,最多允许宇航员进行6个小时的舱外活动,典型的速度为25米/秒,而并非有些媒体说的3米.秒。

  同时开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,MMU还在背包的不同位置安装了24个喷嘴推进器,并有两个手臂,手臂末端安装手动控制器,由宇航员指尖操作。其中左控制器负责产生用于前后、上下和左右移动的平移加速度开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,而右控制器则产生滚动、俯仰和偏航的旋转加速度开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,两个控制器的协调使用,可以进行更加复杂的运动。

  而为了适应不同臂长的宇航员,MMU的控制器臂还可以在大约 13 厘米的范围内进行调节,可谓是十分人性化了开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。更人性的是,一旦达到所需的方向和位置,宇航员还可以启用姿态自动保持功能开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,这样的话,就解放了双手,方便舱外工作。

  实际上,美国宇航员使用MMU徒手抓捕的卫星,并非一颗,而是三颗。其中在1984年11月14日同时抓捕的,除了前面说的西联星6号,也就是亚洲一号之外开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,还有一颗帕拉帕B2(Palapa B2)卫星,它和西联星6号一样,都是因为推进模块故障,未能成功入轨。

  除此之外,在几个月前,也就是1984年4月,美国宇航员还首次使用MMU载人机动系统,徒手抓捕太阳极大期任务卫星(SolarMax)。不过由于MMU上的TPAD 钳口,无法锁定卫星上的一个阻碍索环,导致任务失败,卫星反而乱翻滚得越来越快了,最后还是动用航天飞机上的机械臂,才解决问题。

  而在更早前的1984年2月7日,美国宇航员首次对MMU进行了测试,依靠它进行了人类史上第一次无绳太空行走,特别是宇航员布鲁斯·麦克坎德雷斯,冒险机动到距离航天飞机98米远的地方,并留下了一张经典照片,很多人在咱们的教科书上见到过这张著名的照片。

  很多人对MMU的认知,是前面说的1984年2月7日拍的那张经典照片,但实际上,它的起源还要更早些。追溯起来可以到1966年。那一年,美国空军开发了宇航员机动装置AMU,这是一种与后来的MMU非常相似的独立火箭包,计划用在双子座飞船上。原先的方案是1966年6月5日,由宇航员尤金·塞尔南在双子座 9A上的舱外活动中进行测试,但因为塞尔南出汗过多,导致他的头盔护目镜起雾了,不得不取消。而美国宇航员直到双子座12号任务时,才学会完整的舱外行走,因此AMU一直没有得到真正施展身手的机会开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。

  既然有前传,必然也有后传,没错,1994年,在美国宇航员穿着MMU徒手抓卫星的10年之后,一种更为简便的喷气装置首次进行了太空测试开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,它就是SAFER。和MMU不同,SAFER已经简化到只剩下一个底座了开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,每次出舱前,都会被安装在舱外航天服的背包底部,而且它的作用,也从徒手抓卫星之类的主动任务,变成了紧急救援装置,仅供紧急情况使用,也就相当于和安全绳一样。

  事实上,很多人鼓吹的MMU,其实一共就使用了三次,也就是前面说的1984年2月7日、4月和11月14日开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,然后就被封存退休了,二号机和三号机也成了博物馆展品,这是为什么呢?原因之一,是被认为风险过大,在“挑战者”号航天飞机灾难后,NASA进行安全审查后,认为MMU不适合进一步使用,其命运被一锤定音。

  其次,随着技术的发展开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,很多东西可以替代MMU开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,并且更安全开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,比如EVA系留安全绳和太空机械臂,特别是太空机械臂。1984年2月7日美国宇航员首次徒手抓捕卫星,MMU不给力,最后就是由“发现”号航天飞机的机械臂来完成的开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。而11月14日徒手成功抓捕的两颗卫星,最终也是放在机械臂上,而不是直接由宇航员放回货舱,感觉这个徒手有点多此一举的意思。

  第三,实线多公斤的舱外航天服,差不多都300公斤了。虽然太空中对重量不敏感,但大质量对惯性的影响还是存在的,不然单凭一个人,岂不是可以推动月球?再加上穿着MMU之后,宇航员体型非常臃肿,对空间站开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站、航天飞机的出舱口设计也提出了很高的要求,所以权衡利弊开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站,NASA最终决定把很多人吹捧的MMU退役了开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。

  不过,后来简化版的SAFER倒是一直在用,西方宇航员每次出舱的时候,它是标配。而SAFER带来的好处也是非常明显的,西方宇航员舱外活动时,往往只使用一根安全绳,而且特别长,给宇航员活动的范围特别大。有意思的是,大范围使用这根安全绳的时候,它不会和太阳翼、空间站部件,以及其他宇航员的安全绳缠绕,宇航员舱外爬行的速度也非常快,值得我们研究一下开云·kaiyun网页版登录(中国)官方网站。




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