“愛因斯坦”上天記

□ 賀朋梓

2013年6月6日，歐洲空間局的第四艘“自動轉(zhuǎn)移飛行器”（ATV）乘阿里安-5火箭升入太空，在6月15日與國際空間站對接。這也是“阿里安”5火箭有史以來發(fā)射過的最重的航天器。這艘ATV的名字格外響亮——“阿爾伯特·愛因斯坦”號！這也是ATV計(jì)劃中的倒數(shù)第二艘飛船。

組裝ATV-4的環(huán)形設(shè)備艙

ATV-4與ISS對接瞬間

監(jiān)控ATV-4任務(wù)進(jìn)程

會飛的雜貨鋪

按早期的計(jì)劃，ATV-4將攜帶2500千克的干貨物前往國際空間站，還將攜帶大量燃料、水和氧氣用于補(bǔ)給。不但如此，ATV-4將和之前的三艘ATV一樣，用自己的燃料和推進(jìn)系統(tǒng)抬高國際空間站的軌道。在攜帶了這么多物資之后，“愛因斯坦”號預(yù)計(jì)重達(dá)20235千克，人們期望著它以500千克的優(yōu)勢打破ATV-3“愛德華多·阿瑪爾迪”號的發(fā)射質(zhì)量記錄。由于采用了新的裝載理念，在ATV-4發(fā)射之前，有關(guān)方面還可以不斷地往飛船里加碼。在臨近發(fā)射前，人們還往ATV-4里塞了620千克貨物。這有效提高了飛行計(jì)劃的靈活性。

歐空局的有關(guān)負(fù)責(zé)人說，這種“晚期裝載的理念，讓國際空間站的運(yùn)營方面可以在實(shí)際發(fā)射之前，依然有機(jī)會把站上急需的物品補(bǔ)充到發(fā)射清單里。”

6月6日，ATV-4在庫魯航天中心如期升空，直奔國際空間站而去。與此同時(shí)，歐空局/法國航天局的聯(lián)合飛行控制團(tuán)隊(duì)也在圖盧茲的控制中心里反復(fù)演練，為飛行任務(wù)做好準(zhǔn)備。

但此時(shí)ATV-4的實(shí)際發(fā)射質(zhì)量減少到了20190千克，比計(jì)劃少了一點(diǎn)。但它依然打破了ATV-3的質(zhì)量記錄，只是領(lǐng)先程度減少到了150千克。歐空局很驕傲地表示，自己擁有世界上最大、最先進(jìn)、能力最強(qiáng)的補(bǔ)給飛船。

為什么攜帶的貨物減少了350千克呢？我們來拉一個(gè)清單，干貨物的攜帶量減少到了2480千克，其中“最后一分鐘裝載”的620千克沒有變化。這些貨物都存放在加壓艙里。ATV-4自身使用的推進(jìn)劑為2580千克，不但用于單獨(dú)飛行期間，也用于為國際空間站提供軌道保持期間。另外，還有860千克燃料，專門用于補(bǔ)充給國際空間站的星辰號服務(wù)艙；還有570千克飲用水，100千克呼吸氣體（兩罐氧氣和一罐空氣）。

ATV-4也是迄今為止攜帶貨物數(shù)量最多的飛船，總計(jì)1400多件。其中包括食物、零部件、個(gè)人用品、科學(xué)實(shí)驗(yàn)用的服裝，等等。讓人想起歐洲小鎮(zhèn)上的雜貨鋪，只不過這個(gè)雜貨鋪會飛。

全自動對接過程

ATV號稱是與國際空間站對接的飛船中，自動化程度最高的一個(gè)，比“聯(lián)盟”飛船、“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船、航天飛機(jī)、日本HTV、“龍”飛船的自動化程度都高。ATV擁有高精度導(dǎo)航系統(tǒng)、大冗余度飛行控制軟件、全自動監(jiān)視和避裝系統(tǒng)（后兩個(gè)系統(tǒng)擁有獨(dú)立的供電、控制和推進(jìn)設(shè)備）。

ATV-4被火箭送入259.5千米高度的低軌道后，點(diǎn)燃自己的發(fā)動機(jī)開始逐步提高軌道，抵達(dá)國際空間站所在的410千米高度附近，跟在國際空間站后方40千米處，軌道位置比國際空間站低5千米。此時(shí)，俄羅斯的“進(jìn)步”M-19M與國際空間站脫離，給ATV-4讓出對接口。

國際空間站經(jīng)過數(shù)天、數(shù)次變軌機(jī)動后，ATV-4來到了國際空間站后方的S1號相對位置點(diǎn)，距離國際空間站為30千米，然后機(jī)動到距離3.5千米的S2位置點(diǎn)。此后，ATV-4實(shí)施了兩次2米/秒的推進(jìn)和兩次0.5米/秒的調(diào)整推進(jìn)。ATV-4上的一個(gè)推力器發(fā)生了故障，但并沒有影響總體進(jìn)程。

ATV-4從S2點(diǎn)繼續(xù)前進(jìn)，通過GPS導(dǎo)航，20多噸重的ATV-4慢慢地靠近國際空間站，抵達(dá)距離國際空間站250米的S3點(diǎn)。這時(shí)候，ATV-4要向“星辰”號服務(wù)艙激光制動反射器發(fā)射激光信號，并接收到反射回來的信號。

此后就是對接的最后階段了，ATV-4小心翼翼向S4點(diǎn)挺進(jìn)，就在距離國際空間站只有20米時(shí)，ATV-4的計(jì)算機(jī)需要刷新，迫使最后的對接時(shí)間推遲20分鐘。在耽誤了這段時(shí)間后，ATV-4繼續(xù)接近，抵達(dá)S4點(diǎn)，距離國際空間站為12米。

這個(gè)時(shí)候，國際空間站里的航天員就可以直接監(jiān)視（不加以控制）對接過程了。ATV-4距離國際空間站1米時(shí)，就是所謂的“乘員交接點(diǎn)”。由于ATV-4自身的動量，噴氣推進(jìn)已經(jīng)基本上不能發(fā)揮作用。越過乘員交接點(diǎn)后，ATV-4上的俄制對接機(jī)構(gòu)直接與國際空間站上的對接機(jī)構(gòu)接觸，并閉鎖，牢固地接駁在一起。地面人員雖然沒有直接干預(yù)對接過程，但實(shí)施了全程監(jiān)控。

開門后的學(xué)問

在國際空間站上，歐洲航天員盧卡· 帕米塔諾和俄羅斯航天員亞歷山大·米蘇金緊張地監(jiān)視著對接過程。一旦出現(xiàn)任何問題，兩人就要終止自動對接程序，停止對接過程。ATV-4對接后就會打開艙門，但人員暫時(shí)不能進(jìn)入，要對艙內(nèi)空氣進(jìn)行濾清數(shù)個(gè)小時(shí)才能進(jìn)入。

按照計(jì)劃，ATV-4對接后就要打開艙門。由于在一些貨架上發(fā)現(xiàn)了霉菌，因此延遲了一天開門，通過換氣來消除霉菌。

在ATV-4里裝包裹也有些講究。上面所說的1400多件貨物裝載201個(gè)“行李轉(zhuǎn)送包裹”中，裝載ATV-4后方的8個(gè)貨架里。其中7個(gè)貨架是所謂的“前向貨架”，大型包裹則放在貨架適配器托盤中。

把這些包裹都從ATV-4里拿出來，然后放145包垃圾進(jìn)去也是個(gè)學(xué)問。其間必須保持所有包裹有條不紊地運(yùn)動，保持ATV-4的重心處在合理位置。整個(gè)過程要消耗75工時(shí)。為了提高裝卸效率，節(jié)省時(shí)間，ATV-4將實(shí)行一種專門設(shè)計(jì)的“開發(fā)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)”流程，由一名航天員（盧卡·帕米塔諾）擔(dān)任裝卸指揮官，其他航天員負(fù)責(zé)搬運(yùn)貨物，并將有關(guān)情況向地面匯報(bào)。據(jù)說這樣可以保證多人流暢地同步作業(yè)，效率更高。

盧卡在對接后有兩項(xiàng)重要任務(wù)，首先是在歐洲的哥倫布實(shí)驗(yàn)艙流體科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中安裝感光乳劑穩(wěn)定性下的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究設(shè)備(FASES)。這臺設(shè)備將研究感光乳劑在微重力環(huán)境下的影響，它在很多工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，包括食品加工，化妝品和制藥業(yè)。另一個(gè)任務(wù)是在哥倫布艙的熱控系統(tǒng)中安裝一個(gè)新的水泵。

根據(jù)計(jì)劃ATV-4將在國際空間站上停靠4個(gè)月，期間可以給空間站提供額外的儲物空間和睡覺空間。ATV-4里有45立方米的空間，因?yàn)闆]有什么實(shí)驗(yàn)設(shè)備，被形容為是空間站上最安靜的地方。

10月28日，ATV-4將脫離空間站，帶著滿艙垃圾返回地球，燒毀在南太平洋上空。

雖然ATV依然不具備載人往返的能力，卻是一種功能強(qiáng)大的貨運(yùn)飛船。連續(xù)4次任務(wù)成功，也證明了歐洲工業(yè)的能力。

盧卡正在ATV-4內(nèi)卸貨

總裝完成的ATV-4，后方是阿里安-5的整流罩