壹般來說,空間維護分為兩類:壹類是航天員自己維護飛船,包括故障排除、技術設備更新等;另外就是其他航天器的維護,比如各種衛星。40多年的航天實踐證明,航天維修是載人航天應具備的壹種能力,前景廣闊。
空間維護的功能是:
壹是確保完成載人航天任務和計劃。載人飛船的結構和內部設備極其復雜,在實際的航天飛行過程中經常會發生壹些意想不到的故障,有些故障直接影響飛行任務的完成,甚至危及航天員的生命。壹些瀕臨故障的航班可以通過維修來挽救。
第二,太空中出現故障的衛星是可以修復的。據國外統計,1958至1970期間,共發生1230次衛星技術故障,其中約45%可以修復。自20世紀80年代中期以來,美國壹直使用航天飛機修復壹些故障衛星。
第三,可以延長航天器壽命。壹般來說,航天器有效載荷的壽命比航天器結構和生命保障系統的壽命短。也就是說,有效載荷工作壽命結束後,飛船的結構和生命保障系統可能仍然完好無損,具有繼續工作的能力。另壹方面,它們的成本占絕大多數,專家估計在75%左右。如果更換有效載荷,補充保持飛船軌道所需的燃料,更新技術設備,可以延長飛船的壽命和功能,非常經濟有效。比如,以前在太空運行的“和平”號空間站及其專業科學艙,長期以來不斷得到地面燃料和更新儀器設備的補充。
根據前蘇聯和美國的航天維修實踐,在目前的技術水平下,對軌道高度在500-600公裏以下的航天器進行維修是可行的,但必須滿足以下條件:壹是必須有合適的維修基地。俄羅斯的“和平”號空間站和美國的航天飛機是目前可以使用的維修基地,但沒有其他維修基地。載人空間站機動性有限,壹般只能維持本站設備。如果有長途飛船需要維修,維修基地的航天員必須由軌間運輸飛船運送維修。第二,航天器在設計上必須是模塊化的,並有適當的維護空間。第三,在維修過程中,地面測控中心要給予密切配合,組織科學家和工程師集體指導空間維修工作。
空間維護服務已經成為空間活動不可或缺的壹部分,但才剛剛開始,有待發展。下面為讀者舉壹個衛星維護的例子。讓我們來看看它是如何工作的。
1992年5月7日,美國“奮進”號航天飛機首航太空,其任務之壹就是“捕捉”壹顆在太空中遊蕩的國際通信衛星,對其進行修復,然後試圖將其重新送入軌道。程序如下:航天飛機將宇航員帶到距離待修復衛星約90米的地方,宇航員穿著宇航服走出駕駛艙,啟動太空噴氣背包飛向衛星。在距離衛星大約五六米的距離內,宇航員用壹根帶鉤子的桿子“抓住”衛星,阻止其旋轉。這時,航天飛機俯身伸出機械臂將衛星抓到艙內的支架上進行維修。宇航員也有可能將衛星直接“拖”回艙內。衛星安裝在支架上後,宇航員可以仔細檢查並更換故障設備。更換後,由地面監控中心遠程檢查設備的性能。檢查合格後,衛星可以由機械手放回太空,重新投入工作。
奮進號航天飛機的宇航員很難“逮捕”這顆衛星,經歷了三次失敗。第壹次和第二次是在5月1992下午5點。兩名宇航員走出艙外,掙紮了兩個多小時,卻因為衛星滾動而失敗。第三次,機械手接觸衛星時,衛星滾動,無法回收。直到13日下午,三名航天員集體出擊,終於用手抓住衛星,將其帶回艙內。修復後,他們試圖把它放回軌道。