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美国约翰逊航天中心揽胜

(2007年06月12日 20:26:47)
来源:《太空探索》

□作者: 王爱华

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  随着世界各地载人航天活动的蓬勃开展,航天员已渐渐为广大民众所认识和熟悉,但各国选拔、培训航天员的机构——航天中心的情况却鲜为人知,甚至还带有些神秘色彩。应广大读者的要求,从本期开始,我刊将分三期分别介绍美国约翰逊航天中心、加加林航天员训练中心和中国航天员科研训练中心的情况,为大家揭开这层神秘面纱。
  
  
  休斯敦明珠
  
  约翰逊航天中心是直属美国航宇局的十大基地中心之一,在美国载人航天发展史上一直是美国实施载人航天飞行计划的大本营,为美国乃至世界载人航天事业的发展立下了汗马功劳,成为世界为数不多的几个具有最先进高科技设施的著名的航天员选训中心和飞控中心。
  位于美国西南部的得克萨斯州的最大城市休斯敦市,不仅是美国重要的工商金融中心,同时也是闻名遐迩的美国载人航天工业中心。休斯敦市东南毗邻加尔维斯顿湾,休斯敦运河连通加尔维斯顿湾和墨西哥湾,使它成为拥有良好深水港的城市。约翰逊航天中心就坐落于休斯敦市东南的哈里斯县境内的克利尔湖西畔,占地656.1公顷,距休斯敦市区约40千米。由于约翰逊航天中心的落户及其在美国载人航天飞行计划上的骄人成就,更使休斯敦名噪天下,给休斯敦的发展带来可观的社会和经济效益。在约翰逊航天中心的光环下,休斯敦也熠熠生辉,几乎成了约翰逊航天中心的代名词,人们提到休斯敦就会想到著名的约翰逊航天中心。
  
  中心概貌
  
  
  约翰逊航天中心分为办公区、生活区和游览区。办公区内的大小各式建筑有100多栋之多,容纳着实施载人航天计划和应用研究的各类设备与设施。生活区里有一个供中心工作人员和他们的家人休闲的娱乐中心——吉尔里斯中心,是以其首届领导人罗伯特·吉尔里斯的名字命名的。娱乐中心的大楼内设有健身房、教室、会议室、宴会厅,大楼外有四个垒球场、一个英式足球场、两个健身跑道和两个野炊亭。游览区称为休斯敦航天中心,对外开放,每年接待数以万计的国内外游客。
  约翰逊航天中心的工作人员分为两部分:联邦雇员和承包商人员,分别佩戴金色和黑色标记的徽章(金徽和黑徽)以示区别。联邦雇员约有3000多人,其中除一百多名航天员外,大部分是专业工程师和科研人员。与约翰逊航天中心签约的主承包商约有50家之多,有12000多人被雇用为约翰逊航天中心的工作人员,使约翰逊航天中心的职工总数达到15000人左右。
  
  约翰逊航天中心的领导核心层包括主任、副主任、主任助理、总工程师和财务总监。2005年11月7日,49岁的迈克尔·科茨奉命接替前任杰斐逊·豪厄尔为约翰逊航天中心新一届主任,使他成为该中心的第九任首脑。迈克尔·科茨曾作为航天员执行过三次航天飞机飞行任务,1991年他从美国航宇局和海军退役。
  约翰逊航天中心下设公共关系处、教育处、人力资源处、均等机会和差异处、法律处、通信与公共事物处、物资供应处、飞行乘组活动策划执行部、飞行任务策划执行部、工程部、信息资源部、中心活动策划执行部、天体材料研究与探索性科学研究处、航天飞机计划处、安全与飞行任务保障处、国际空间站计划处、白沙试验基地、空间生命科学部、舱外活动处和探索性计划处。
  约翰逊航天中心担负着美国载人航天飞行的设计、研制和试验工作。到目前为止,负责实施了美国水星、双子星、阿波罗、天空实验室、航天飞机和国际空间站等载人航天计划。在约翰逊航天中心的诸多职能中,尤以飞行任务控制和航天员选拔训练两大职能为世人瞩目。
  
  重整人马
  
  苏联自1957年以后进行了一系列成功的人造地球卫星和生物卫星的发射,特别是苏联正在秘密实施的第一个载人航天计划——东方计划,极大地刺激和震撼了美国。美国决心致力于包括载人航天飞行在内的广泛的太空探索计划,并开始在航天领域全力与苏联展开“太空竞赛”。1958年11月美国设立并开始实施其第一个载人航天计划——水星计划。为此目标,美国航宇局决定将原美国国家航空咨询委员会所属的实验室和军界所做的工作重新整合成一个更有机的整体。1958年11月5日在弗吉尼亚州的兰利研究中心组建了航天特遣大队(STG)负责实施水星计划,航天特遣大队负责人罗伯特·吉尔里斯后来成为约翰逊航天中心的第一任领导。
  水星计划动员了民、军、工、企、学等各方面的资源和力量。1959年到1961年期间,航天特遣大队将7名军事试飞员训练为水星计划的航天员。1961年4月12日,苏联航天员尤里·加加林进行了他轰动一时的地球轨道飞行,加加林的飞行促使美国航宇局痛下决心新建一个独立的、有自主权的专门从事载人航天计划的机构——载人飞船中心,其主要任务是:设计、研制和试验载人飞船及有关系统;选拔和训练航天员;计划和实施载人飞行任务;广泛参与有助于人类了解和改善其环境的医学、工程学和科学实验。
  
  1961年5月25日,美国总统肯尼迪在给美国国会的一份咨文中提出要在六十年代末实现人类登上月球并安全返回地球的宏大的国家目标,使得美国上下群情振奋。为加紧完成水星计划,进而开始以完善登月和返回所必要的交会对接技术为目标的双子星计划,最终实现阿波罗登月计划,美国航宇局开始重整人马,优化内部组织结构。
  
  选址、搬迁与更名
  
  美国航宇局为载人飞船中心的选址制定了以下标准:邻近拥有足够研究设备的学术机构;水力资源及其他公用设施服务齐全;气候温和;住房和土地供应充足及航空水路运输便利;具有吸引力的文化娱乐设施。根据以上标准,选址小组在佛罗里达州和加利福尼亚州选了23处候选地点并对这些地方一一进行了审定。1961年9月19日,美国航宇局局长詹姆斯·韦布正式宣布将这个新的载人飞船中心建在得克萨斯州休斯敦东南的哈里斯县境内的克利尔湖畔,那里的一块405公顷的土地是赖斯大学出让的,由美国陆军工程兵部队负责施工。1961年 10月24日美国航宇局正式宣布成立载人飞船中心,取消航天特遣大队,其人员转入载人飞船中心。
  施工期间,已升格为载人飞船中心的航天特遣大队暂时留在弗吉尼亚,等待迁入其在休斯敦东南郊的临时办公地点。因而,1962年2月美国航天员约翰·格伦绕轨3圈的首次轨道飞行和5月斯科特·卡彭特的第二次轨道飞行的计划和实施是在兰利研究中心完成的。从1961年底到1962年全年,先是数百后是数千名载人飞船中心的工作人员、建筑工程承包商、支援团队以及他们的家属陆续挺进休斯敦东南的这片平坦但饱受飓风肆虐的滨海大草场,水星、双子星和阿波罗计划的指挥部也随之搬到休斯敦。1963年5月水星计划宣告结束时,克利尔湖工地的施工仍在按计划进度进行着。
  1964年6月底,在新址的施工尚未竣工的情况下,所有在休斯敦附近各临时租赁办公点的载人飞船中心的人员和承包商700多人从他们的这些分散的临时驻地搬出,沿528号农场路进驻他们在克利尔湖畔的永久的新家。实际上,早在1964年2月载人飞船中心就已开始运转。1965年528号农场路被改建成著名的“NASA1号路”,成为从休斯敦市区直达约翰逊航天中心的必经大路。
  
  1973年1月22日美国第36届总统林登·贝恩斯·约翰逊逝世。约翰逊总统是休斯敦人,在位期间积极促成了载人飞船中心的建立。为纪念他,1973年2月17日,载人飞船中心正式更名为林登·B·约翰逊航天中心,简称约翰逊航天中心。同年8月27日是这位已故美国总统的65岁诞辰日,这天,在约翰逊航天中心1号楼举行了隆重的庆典活动,进行了约翰逊胸像揭幕仪式。此后连续数年,在克利尔湖区原先一望无际的草原上建起了住宅新区、公寓、汽车旅馆和购物中心,大量投资和数千人慕名涌入这个新兴的航天中心。

  基础设施和科研设备
  
  约翰逊航天中心的办公区分布着各类办公、工程、科研和试验设备的建筑物和设施。俯瞰中心的景色,可以看到一栋最显眼的9层大楼,那就是掌管中心的首脑、行政管理人员和部分工程技术人员办公的1号楼——工程项目管理大楼。1号楼的旁边是计算机楼、飞船环境舱和航天员训练中心。
  飞行任务控制中心在30号楼。32号楼的太空环境模拟实验室包含两个可容纳整艘飞船的巨大真空舱,舱内温度的调节范围达到-173~+127摄氏度。振动和声学测试设备位于它旁边的49号楼,在这里通过模拟飞船经受的振动和噪声设备对航天设备进行冲击测试。相反,14号楼的无回声舱测试设备内则是完全静寂的,舱内泡沫材料包裹的墙壁、地板和天花板吸收了飞船通信系统测试期间的寄生信号。9A楼内有一些中心独有的用于测试和训练驾驶飞船的飞行乘员的专门设备,如航天飞机轨道器实体模型和综合训练实验室,航天员在与原物同尺寸的航天飞机轨道器前面的乘员舱和18.3米长的有效载荷货舱模型里训练。著名的月球标本库位于31A楼。设在29号楼的失重环境训练设施是采用水的中性浮力来模拟失重的,用于设计、试验和研制飞船和乘员装备,评价身体约束装置和扶手,制定新程序和测定舱外活动能力与工作负荷极限。航天员在这里进行重要的飞前训练,熟悉飞行任务计划规定的乘员活动和在失重条件下身体运动的动态。由于它不能胜任组装国际空间站的舱外作业训练,约翰逊航天中心在索尼卡特训练中心内新建了一个31.09×61.57×12.19米大,能容纳630万加仑水的中性浮力实验室。该实验室1977年1月投入使用,可容纳空间站各舱段和哈勃空间望远镜实体模型,用于训练航天员在他们即将执行的飞行任务中要进行的操作程序。
  
  航天员进行特定飞行任务训练时,多数时间是在完全等同于飞船设备和控制面板甚至整个飞船座舱的模拟器里。最复杂精密的训练设备是飞行任务模拟器,它包含了在屏幕上投射出的透过飞船舷窗的景象,这些景象是乘员将在实际飞行中看到的。飞行任务模拟和训练场的这些训练设备与飞行任务控制中心的通信系统连接,使飞行乘员和飞行控制人员能在实际飞行前进行整个任务的演练。
  
  埃灵顿飞行和失重训练基地
  
  埃灵顿机场是少数建于一战用于训练至今仍在使用的飞机场之一。因它靠近新建的载人飞船中心而被美国航宇局选中作为美国航天员飞行和失重训练的基地。那里驻有约翰逊航天中心供航天员训练、研究和行政出差用的飞机,如失重训练用的四引擎KC-135喷气式教练机、专为训练航天飞机着陆而改装的双引擎“湾流”号教练机、用于维持航天员熟练飞行技能的具有现代化仪表的T-38超音速喷气式教练机。
  载人飞船中心在搬迁时曾在那里留下约1500名雇员。约翰逊航天中心还负责管理在新墨西哥州的白沙试验基地。
  
  休斯敦飞控中心
  
  载人航天飞行任务控制的主要任务是从发射开始到着陆期间通过发送和接收采用遥测特定格式的数据对远在太空的飞行活动进行指挥、控制和保障。约翰逊航天中心的飞控中心通常称为休斯敦飞控中心,位于30号楼。它始建于1962年底,1964年建成投入使用。飞控工作正式开始于1964年6月著名的“双子星-4”飞行任务,在这次飞行中,美国航天员爱德华·怀特进行了首次出舱活动。
  随着计算机和通信技术的发展,六十年代建的飞控中心已不能满足现代飞控任务的需要。1995年7月新的现代化的飞控中心在约翰逊航天中心落成并投入使用。如今休斯敦飞控中心设有用于航天飞机飞控(称为白厅)和用于国际空间站飞控(称为蓝厅)的两个飞控厅。飞控人员在履行指挥/控制和监控职责的同时,通过控制台上的计算机显示器或投影显示器获取信息与乘组协调。飞控厅使用的是能支持所有美国航天飞行活动的通用工作台,这种工作台还能支持模拟(可就具体任务进行练习或提出可能的问题和解决办法的飞行任务预演)。
  
  1998年11月,随着国际空间站第一舱(“曙光”舱)的发射,休斯敦和莫斯科的国际空间站飞控人员和工程保障队开始联合行动。自“曙光”舱发射起,在蓝厅的国际空间站飞控人员将和他们在俄罗斯莫斯科郊区的科罗廖夫飞控中心的同行们一起不停歇地联合进行飞控操作。此外,他们还必须与在世界各地飞控中心的同行保持联络。科罗廖夫飞控中心负责保障国际空间站俄罗斯舱段的运行。由于国际空间站的许多关键功能,包括姿态控制和生命保障,是由俄罗斯舱段提供的,休斯敦和莫斯科的飞控中心之间及时的沟通对于国际空间站的安全和成功运行是非常重要的。
  
  任重道远
  
  从诞生至今,约翰逊航天中心已走过了45年的历程。未来20年,约翰逊航天中心的工作重心将是与其国际伙伴一起安全运行国际空间站,将在那里建立一个包括6个实验室的空前的现代化的实验室综合体,在医学、材料科学和基础科学等领域获得使全球获益的重大发现。约翰逊航天中心将把国际空间站作为踏板或阶梯,实现人类重返月球继而飞往火星的远期载人航天目标。



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