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雄心勃勃的筑波航天中心

时间:2022-05-19 10:35:05 来源:网友投稿

我国“神舟”五号和六号飞船飞天成功之后,日本媒体戏称:“中日在航天方面的比分是2:0。”以此来激励日本当局。虽然日本载人航天活动起步较早,成绩也不俗,但要完全依靠自己的力量实现载人航天,还需要做很多准备工作,而作为日本开展载人航天活动唯一基地的筑波航天中心,势必会承载着日本国民相当多的期待。

日本有一句俗语:“西有富士,东有筑波。”“富士”自然就是著名的富士山,那“筑波”所指何物?其实,它也是日本的一座名山,位于东京北部约80千米的茨城县境内,因随着朝夕变化而有蓝、绿、紫等颜色的变化,所以又被称为“紫峰”。筑波航天中心(TKSC)就在风景秀丽的筑波山附近,是众多旅游爱好者向往的地方。

筑波,是闻名于世的科学城,科技实力雄厚,也是日本和众多国际大公司的集结地,这里理所当然地成为了建设日本最大的航天中心的首选地点。筑波航天中心,总占地面积约530 000平方米。这里既是日本卫星的研制中心,更是日本开展载人航天活动的唯一基地。1972年它由宇宙开发事业团(NASDA)建立,现隶属于日本航空航天探索局(JAXA,日本政府的一个独立的航天管理机构),是实施JAXA航天计划的核心力量。

航天设施——少而精

日本航天员的主要专业训练是在美国约翰逊航天中心、肯尼迪航天中心进行的,而在筑波航天中心仅进行一些基础训练和特殊的专业训练。筑波航天中心肩负着建设一些必要的设施的重任,这些设施主要针对国际空间站和日本实验舱(JEM)的组装和科学实验操作活动,综合利用性比较强,即不仅照顾到目前,又考虑到长远,既可保证载人航天的需要,又能为其他的航天技术服务,例如对卫星、火箭或其他设备进行测试与鉴定。受限于日本载人航天事业现状,筑波航天中心里的载人航天设施还比较少,但是这些设施丝毫不逊于其他国家的大型航天中心设施。

空间站测试大楼日本实验舱(Kibo)是国际空间站的一个组成部分,耗资32.5亿美元,它的基本组件包括加压舱(用于航天员实验)、后勤舱(储存气体、消耗品和实验样品)、暴露平台(用以遥控机械臂进行太空暴露实验)。为了使航天员能够全面掌握与之有关的工作,筑波航天中心建有一栋空间站测试大楼。大楼一层安装了一个 Kibo工程模型的总装设施,安排了一个Kibo操作试验区和一个Kibo训练设备测试间;大楼的二层是训练设备控制室和数据分析室等。遥控操作系统单元功能测试、组装后的总体功能测试、与国际空间站的接口及其兼容性的测试都要在这座大楼内进行。

按照新的计划,Kibo应从2007年开始由美国航天飞机分3次发射升空。在此之前,航天员们将在空间站测试大楼的这些训练设施上完成大量的准备工作,包括组装、调试和操作使用训练等。

失重环境试验大楼这幢大楼最显著的特征就是内部建造了一个直径16米、深达11米的中性浮力水槽。它拥有完善的失重环境测试系统。航天员穿着特制的航天服潜入水下,在模拟失重环境的水槽中执行各种不同任务的训练。水槽内有一个Kibo模型,专供航天员进行基础训练使用。Kibo的设计确认、操作程序的制定(包括在轨道上替换实验搁架及其他装置)和航天员舱外活动的训练都在这里进行。

空间实验大楼这主要是Kibo用户的保障中心。一切Kibo用户所提供的上天仪器设备都要在这里接受测试和鉴定。航天员熟悉设施的操作或试验也要在这里进行。

航天员——表现优秀

1985年,日本选拔了首批航天员,毛利卫、向井千秋和土井隆雄成为了日本第一代航天员,后来又选拔了两次。目前,日本航天员队伍由8人组成,其中6名男士、2名女士。这8位航天员都拥有较高的学历——有4名获得了博士学位,其余4名均有硕士学位。他们中的毛利卫、向井千秋、若田光一、土井隆雄和野口聪一,已经搭乘美国航天飞机作为有效载荷专家或飞行任务专家进行过太空飞行,并且有2人各自飞行了2次,积累了一定的载人航天经验。

这8名航天员除了在筑波航天中心进行基础训练外,都在美国进行了专业技术训练。为了预防万一,航天员土井隆雄和野口聪一还在俄罗斯的加加林航天员训练中心接受过训练,取得了载人航天飞行双重资格证书。这样,他们既可搭乘美国航天飞机升空,又可搭乘俄罗斯“联盟”TMA飞船进入国际空间站。

载人航天——成绩显著

日本目前主要依靠美国航天飞机来开展太空科学实验活动。可以这样说, 没有乘坐美国航天飞机的机会,没有国际空间站计划,日本可能无法在风险很小的情况下获得载人航天飞行的经验,所以日本向来很重视同美国的合作, 特别是在载人航天这种风险高、投资大的项目上。

1992年9月,毛利卫作为有效载荷专家搭乘美国航天飞机进入太空执行STS-47任务,成为日本第一名航天员。14年来,日本的载人航天活动取得了不少成果。具体说来,它的发展可以分为3个阶段:

●第一阶段:从空间实验中了解太空环境

这个阶段,日本宇宙开发事业团开始参加NASA航天飞机的飞行实验,目的是获取载人航天实践知识、了解开展空间科学研究的环境条件,以及实施微重力科学应用研究所必需的技术,为以后在国际空间站和Kibo上开展全面载人航天实验做准备。

日本首次载人航天实验重点在于材料科学实验。航天员毛利卫是一位颇有经验的材料科学家。1992年9月12日~20日,他在“奋进”号航天飞机上执行了第一次材料程序测试(FMPT)的飞行任务。通过实践,日本了解到如何选拔和训练进行空间实验的航天员,并且在研制空间实验仪器、航天员健康管理、地面保障和应掌握的相关技术等方面取得了经验。

向井千秋是日本第一名女航天员。1994年7月9日~23日,她作为有效载荷专家乘“哥伦比亚”号航天飞机升空,参与执行国际微重力实验室(IML-2)的飞行任务。这项任务由日本、美国、欧盟和加拿大等13个国家的7个航天局提供实验设备和研究题目,其中日本提供了6项实验设备,进行12项生命科学实验。通过这次飞行,日本收获巨大,积累了通过国际合作进行载人航天实验的经验。

●第二阶段:技术能力储备期

1996年1月11日~20日,航空航天工程博士、航天员若田光一作为日本第一名飞行任务专家参加了的美国航天飞机STS-72飞行任务。他是一名全能的航天员,不仅能够操纵航天飞机各个系统,还能进行有效载荷操作。他操纵机械臂成功回收了日本施放的空间自由飞行平台卫星。

1997年执行“哥伦比亚”号航天飞机STS-87飞行任务的航天员土井隆雄,曾两度出舱活动,时间共计12小时43分,成为日本首名进行舱外活动的航天员。

若田光一和土井隆雄的出色表现,为执行国际空间站计划,尤其是对即将发射升空的日本实验舱的组装、调试和运行提供了宝贵的经验,并奠定了一定的技术基础。

●第三阶段:效力国际空间站

JAXA在第一阶段已经掌握了载人航天空间实验技术,在第二阶段则掌握了全部的载人航天活动技术。以此为基础,JAXA将通过日本航天员不断参与国际空间站的组装和操作,继续为国际空间站计划做出自己的贡献。

1998年10月,向井千秋作为有效载荷专家,执行航天飞机STS-95飞行任务中进行了一系列的航天医学实验,为进行长期载人航天活动提供了一些重要信息;而若田光一在2000年10月执行航天飞机STS-92飞行任务中,操纵机械臂组装国际空间站,顺利完成了国际空间站的第七次飞行任务。

Kibo将于2007年发射升空并进行组装、调试。为了做好全面运用国际空间站的一切准备,日本的8名航天员已经完成了全部的训练课程。现在,JAXA打算通过对国际空间站和Kibo的应用活动,把空间科学实验工作向广大民众普及,以便在太空中建立起强大的空间技术基地。

未来发展——走自己的路

日本近期的载人航天活动主要围绕国际空间站和Kibo展开,由于没有自己的天地往返运输工具,它只能依赖美国。但是,美国的航天飞机屡屡出事,发射计划一再被推迟,日本的航天计划自然也受到牵累。现在日本热切地盼望着2007年能够把Kibo送入太空,以便尽早开展空间科学实验活动,届时日本将派遣3名航天员在Kibo里生活3~6个月。

2005年10月17日,美国《时代周刊》报道:日本航天专家说,日本在中国载人航天成就的激发下,已经制定了一项“咄咄逼人的载人航天计划”。这也就是日本本土媒体所报道的——JAXA的长期计划目标是2025年发展自己的载人航天飞行活动。该计划透露,日本将建造一种类似俄罗斯“联盟”号飞船的一次性使用的载人飞船,以及研制可重复使用的用“H-2”火箭发射的“H-2A”型运输航天器(HTV),专门向空间站运送补给品。为此,日本将大力改进和完善“H-2”火箭,提高其可靠性。JAXA还在寻求保持其利用月球资源方面的优势地位,期望能在2025年前在月球上建成一个有人照料的国际空间站。为了实现这一宏伟目标,JAXA将把年度经费预算由现在的1 800亿日元增加到3 000亿日元。

日本载人航天活动将会拥有怎样的发展前景?让我们拭目以待。

“H-2”火箭

日本“H系列”火箭的2个型号之一,日本目前最大的运载火箭。它是一种两级液氢液氧燃料火箭,全长50米,直径4米,总重260吨,可把约9吨的有效载荷送上近地轨道,把2吨的有效载荷送上地球同步轨道。

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