21 世纪的超级卫星——空间平台
空间平台是卫星世界中的庞然大物。
至今,世界各国已向太空发射了近 4000 颗人造卫星。这些卫星广泛用于通信、气象、侦察、地球资源探测、科学观测等方面。然而用单个人造卫星来开发宇宙资源比较困难,其原因是:当前的运载火箭受到运载能力的限制, 人造卫星只能装上单一品种的小型的专用设备,要么装上气象设备而成为气象卫星⋯⋯由于容积和运载能力有限,普通人造卫星无法完成那些需要用大型设备才能完成的科研和生产任务。还有,人造卫星上没有对接系统,一旦上天后很难用航天飞机为它加注燃料,更换零件,所以人造卫星的寿命一般很短,只有几年。为了克服上述的弊端,科学家已在研制一种将于 21 世纪初广泛应用的超级卫星——空间平台。
空间平台实际上是一种能同时装载多种仪器的大型的空间结构,在它上面可以装上通信设备、导航设备、天文仪器等。所以,发射一个空间平台就等于发射好几颗人造卫星。它设有对接系统,航天飞机可以停靠在空间平台。所以,它可以接受航天飞机的多种服务,航天飞机可以为它加注燃料,维修更新零件。
空间平台采用在太空组装的建造方式,即把平台的各个结构件分批送上太空,然后进行组装、调试、运行,因而它的重量与尺寸不受限制,可以酌情扩大,好像组合柜一样,可以是 3 件一套;也可以是 5 件一套。
空间平台可以在运行轨道上组装,可以在运行轨道上接受服务,因而具有现代人造卫星所不具备的功能。在空间平台上可以进行各种科学观测、空间武器试验和开设空间工厂等。有人把空间平台比作一个无人值班的现代化大型工厂,而现代人造卫星只能比作“手工作坊”了。
空间平台与空间站相得益彰。
空间平台与空间站相比,各有特点。空间站上有良好的生命保障系统,可以长期载人,可以灵活地开展各项工作,可以从事必需有人操作才能进行的一些研究项目。而空间平台虽说只有比较简单的生命保障系统,不能长期载人,但是,它同样能完成空间站所能完成的任务。除此之外,它还具有无人为的污染和干扰的特点,使得平台的姿态稳定性和环境洁净度要比空间站好得多。这对空间产品的超净加工、精确的天文观测和对比观测特别有利。空间平台和空间站可以组成一个系统。人们可以先去空间组装大型科学
仪器、生产设备,然后装上空间平台,并把它们送到指定的位置上,进行无人高效的工作。每隔一段时间,再把整个空间平台拖回空间站进行大修。
现代通信卫星存在成本高,寿命短,容量小的缺点,而在空间平台上就可以直接装载各种大型天线和各个波段的大型设备,不仅克服了现代通信卫星的缺点,还可以大大简化地面接收和转播设备。
另外,空间平台的微重力环境要比其它的航天器更为理想,因而可以更好地进行失重科学的研究和应用。空间材料的研究和生产,生命和生物科学的研究以及生物制品的生产均与微重力环境有关,这些项目放在空间平台上进行,效益要高得多。
空间平台是最理想的太空天文台。
空间平台是最理想的天文观测场所。我们都知道,在地球上进行天文观测要受到地面上空大气层的阻隔,只有可见光和无线电波能透过,来自天体的其它许多信息被阻挡在大气层之外。自 60 年代天文卫星上天以来,天文学得到了迅速地发展,在太空进行天文观测,观测范围由原来的可见光和无线电波段扩展到红外线光、紫外线光直至 X 射线、γ射线的所有波段,能获及比地面更清晰的天文图像,并能获得来自遥远天体的粒子;从而可以研究太阳、恒星的本质。
然而,由于天文卫星体积、有效载荷量、轨道高度等受到运载火箭发射能力的制约,所以天文卫星只能携带单一波段的小尺寸的天文仪器,工作在低轨道,难以进行全波段的观测。另外,天文卫星无法接受在轨服务,如加注燃料,修换部件,所以当天文卫星出现故障或燃料耗尽时观测工作便告结束,不能满足天文观测精度高、时间长的要求。
用航天飞机进行天文观测也有不足之处。首先,在航天飞机上很难建造复杂的观测系统;其次,航天飞机只能在低轨道上飞行,且每次飞行的时间
不过几天、几十天,不能满足天文观测的需要。
载人空间站比人造卫星、航天飞机具有更多的优越性,在它上面可以组装、运行大量的天文观测设备,也可以接受航天飞机、宇宙飞船的在轨服务, 所以它是一个很好的天文观测场所。但是,它还不是最理想的观测场所,因为它上面经常有航天员活动使空间站的姿态稳定性受到干扰,天文观测精度也受到严重的影响;另外,空间站上的航天员使用的水、排出的废气会造成污染,影响观测仪器的性能和观测质量。
对天文观测而言,空间平台的出现将使天文卫星、航天飞机和空间站瞠乎其后。
空间平台与天文卫星相比具有许多优越性。它可以在太空任意组合,可以组装成各个波段的大型天文观测仪器。它可以接受在轨服务,所以寿命比较长,适合进行长期的天文观测。
空间平台与空间站相比,它没有污染,不受人为干扰,且造价不高,运行费用、技术难度较低,不存在风险。所以,空间平台才是理想的太空天文台。
如果空间平台与空间站同轨飞行成为一个系统,则更为理想。
俄罗斯已有一项具体设想,准备在下世纪初建立一个庞大的空间平台, 估计到下一世纪,将有一大批空间平台在太空中服役,为人类作出贡献。