早在1895年,齐奥尔科夫斯基在其著作《关于地球和天空的梦想》中最早描述了这种系统及其使用方法。1965年,苏联航天巨擘科罗廖夫准备开始做世界上第一个系绳系统的空间实验。他当时提出用一根一公里长的钢绳把“联盟”号飞船与运载火箭末级连在一起,使它们一起运转,在飞船上造成人工重力。但由于科罗廖夫过早逝世,这一工作便停下了。
20世纪六七十年代,意大利科学家科隆博与在美国工作的意大利专家格罗西一起设计了许多系绳系统及其空间实际应用方案,并积极推动这一技术领域的发展。许多国家都作出了回应并开始着手研究这项新技术。
从1980年到1985年,美国和日本联合在328公里高空进行了4次试验,在前两次试验中,系绳分别伸长了30米和65米;在后两次试验中,系绳完全放出,完成了系绳系统电力研究。此后,加拿大分别于1989年和1995年用一公里长的系绳进行了两次试验。1992年,意大利和美国联合进行了TSS–1试验。在这次试验中,固定在长20公里的导电索上的意大利卫星被从美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机上放出了265米。1996年2月,美国航天飞机再次在飞行过程中进行了这一试验。这一次,系绳全部被放出,但由于短路,系绳被烧断,昂贵的意大利卫星连同系绳一起坠入并消失在了茫茫太空。
苏联在1987年重新投入了空间系绳系统的研究工作。按照空间系绳系统的结构形式和在空间的实际应用方法,有关专家们把系绳系统分为静态系绳系统、动态系绳系统和电磁系绳系统三类。
静态系绳系统可用于深空、近地空间、地球大气和地球表面研究。在组成系绳系统的航天器上,可以在微重力环境下进行各种实验研究和技术操作,如生物医学研究、物质和材料生产、植物生长等。利用建筑原理组成系绳系统,可以在空间建成复杂的大型建筑,例如空间电站、住宅、工厂、温室等。
动态系绳系统可用于完成航天器的轨道机动而不消耗燃料,即用系绳把航天器抓住并把它拖走。例如,用约50公里长的系绳把货运飞船从空间站上吊下来,然后把它放开,飞船脱离轨道并降至地面,空间站则再升高至自己的轨道,而不费一滴燃料。用沿着系绳运动的升降机可以运送货物和人员。利用一端连有系绳的传动杆,可以变换吊在系绳上的航天器在空间的指向。
电磁系绳系统是利用该系统在轨道上运动的部分动能,缓慢提高系绳系统的高度而不必消耗燃料。利用某种电动效应可以以最小的损失沿系绳在分散的各航天器之间传送电能。把系绳作为一个发射天线,可以实现低频波段无线电波的有效辐射。
俄罗斯制订了空间系绳系统的发展规划:首先,在空间站上进行系绳 –1、系绳 –1A、火神和系绳 –2等一系列空间系绳系统实验;下一阶段,制造并在新的空间站上试运行运输型、发电型和研究型系绳系统;将来,制造载人空间站及其多功能系绳系统。
系绳系统可以改变未来航天系统的整个面貌,让我们共同期待着这一天的到来。
知识链接
随着空间系绳系统研究工作的顺利发展,科学家们有可能在21世纪中叶建造成新一代永久性载人空间站。根据预先研究,这种空间站应是一种复杂的系绳系统,它由两个多组合站构成,多组合站由数条系绳连接,另有一部升降机沿着各站之间的系绳运行。
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