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太空之旅

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　　千百年来，天宇之门紧闭着，地球人只能站在地面上仰望它的庄严和神奇，猜测它的奥秘。科学技术的发展使人类创造了一个又一个奇迹。至此，人类推开了天门，在天空上自由翱翔，在宇宙中潇洒地行走，赴外星球去拜访，人类社会生活的领域从地面扩展到大气层和宇宙空间。

　　天街漫步

　　人乘飞船到太空飞行不易，人要到飞船之外的茫茫太空行走，更是一件危险的事。

　　1965年3月18日，前苏联在“东方”号飞船上，又进行了令人眼花缭乱的太空进军。

　　“上升”2号飞船载着别利亚耶夫和列昂夫驶进地球轨道。环绕地球飞行。格林泥治时间8点30分，40岁的列昂诺夫检查了一下自己特别的宇航服和安全带，打开飞船密封舱，在太空上迈动了双脚。他的宇航服是一件桔黄色的特制衣服，有十几层厚，具有隔热、防辐射功能。太空的温度即使高达300℃或低到—100℃，宇航员都处在恒温中不受影响。宇航员戴的增强树酯盔帽上还有通信设备可与舱内乘员通话。一根5米长的脐带和安全带连在宇航服上，脐带源源不断地输送氧气，记录宇航员的器官功能和生理反应；安全带以防宇航员飘走回不了飞船。

　　列昂诺夫悬空着翻了几个空翻，似乎并不费力，他又试着做了几个体操动作，也轻飘自如，迈动的双脚也全然没有地球上悬空迈步不知所措的感觉。他在太空行走了12分09秒，由于飞船座舱的出口窄小，他又花十分种才钻进舱口回到了飞船上。

　　三个月后，即1965年6月5日，35岁的美国宇航员怀特从“双子星座”4号飞船中走了出来，当然他也系着带子。与列昂诺夫不同的是，他手里拿着一支宇宙枪，不过枪里发出的不是子弹，而是高压气体，它产生的反作用可以帮助宇航员调整位置。怀特在空中漫步了22分钟。他通过无线电耳机话筒与驾驶“双子星座”号飞船的人为伴聊天，不时地靠宇宙枪从这里移到那里，拍摄了很多宇宙、地球的照片。怀特在漫步天街时曾纵声大笑开心之极。

　　列昂诺夫、怀特的太空行走，证明了人能够在真空、超低温、没有重力、充满宇宙射线和流星的十分危险的太空环境中停留、活动，并且不会丧失思维和工作能力。这为人类进一步挺进月球，带来了喜讯。

　　然而，想在太空中自由地行动，一根保驾的脐带和安全带却成了累赘，而且太空行走是一件很令人疲惫的事。因为失重使物体间缺乏摩擦力和阻力，一点能量就能使你无休止地保持某一种运动，宇航员想控制自己的行动十分困难。为了解决这个问题，科学家研制成功了一种“太空摩托艇”，也称喷气背包。它的外形像一把有扶手和踏板却没有座位的椅子，高1.25米，宽0.83米，重150千克，有两套压缩气箱，内装12千克液氮。每套压缩气箱都有12个喷嘴，每个喷嘴可产生0.7千克的推力。宇航员把它背在背上，通过扶手上的开关控制压缩气箱的12个微型喷嘴，依靠喷管射出的压缩氮气形成各个方向不同大小的反推力实现行走自如。

　　1984年2月3日，美国“挑战者”号航天飞机上的两名宇航员麦坎德利斯和斯图尔特分别使用这种背包，飞离到距航天飞机97米远的地方，各进行了2个多小时的舱外活动，实现了世界上第一次不系安全带的行走。

　　以后前苏联宇航员维克多连科和谢列布罗夫1989年9月6日乘“联盟”FM—8号飞船上天进入“和平”号轨道站工作后，也背上了与美国喷气背包类似的装置，从1990年1月8日到2月5日，他们走出轨道站座舱5次到太空中行走。他们的喷气背包叫“宇宙小艇”，也叫“太空自行车”，它重200千克，靠32个喷嘴（其中16个备用）喷射压缩空气产生动力，速度可达30米/秒，并能在舱外飞行6小时，可运送100千克的仪器设备，小艇有独立的供电和遥控系统。在2月5日第五次太空行走中，维克多连科乘宇宙小艇演练了各种状态的运动控制，并在小艇的前部安装了轮型自动分光仪，测量X射线和伽玛射线的空间动力特性，以考察空间站周围的辐射情况。两名宇航员在太空中停留了3小时45分钟，行走了200多米。

　　随着各种新型宇航服和代步工具的出现，太空行走越来越频繁，而且从最初的试验型走向了实用性。最著名的大概可算是1992年5月美国“奋进”号航天飞机首航中的宇航员太空徒手“活捉”卫星的事了。

　　1990年3月美国“大力神”火箭发射一颗国际通信卫星组织的“国际通信卫星”6号未能成功，卫星被扔在了距地面362公里的一条无用的轨道上，白白地飘荡了两年。美国“奋进”号航天飞机奉命拯救这颗“生灵”，让它起死回生。“奋进”号飞近卫星后，一开始，两名宇航员出舱想用一根长4.5米的捕获杆捉住卫星，但是稍受触动，卫星就剧烈地晃动、飘飞，两次捕捉都没有成功。5月13日，3名宇航员互成120度角排开，围住卫星然后飘到卫星前同时用手抓住卫星，使它稳定以后再用捕获杆卡住卫星，慢慢地将卫星拉回航天飞机的货舱里，徒手捉卫星的整个过程达1小时47分。后来，宇航员又为这颗卫星安装了一个固体发动机，把它放回了太空。14日下午，“国际通信卫星”6号发动机点火，卫星进入了预定轨道。这颗卫星价值1.5亿美元，卫星投入使用后每天可收入24万美元。

　　1993年12月，美国“奋进”号航天飞机上的7名宇航员再一次表演太空杂技，在天上修好了哈勃巨型天文望远镜。过去，对于失灵的卫星是用航天飞机拖回地面修好后，再进行施放的。太空修理哈勃并为它更换零部件的做法，使人类在太空的活动领域更加扩展，可以为人类飞往火星等外星球途中修复和组装航天器提供借鉴的经验。1995年2月9日，美国“发现”号航天飞机上的两名宇航员作太空行走回收了一颗“斯巴达”天文观察卫星，以试验新型宇航服的保暖性能和在太空中操纵大型物体的技巧，为将来建造国际空间站作准备。

　　火箭接力赛

　　齐奥尔科夫斯基首先提出火箭列车的概念，就是把两节以上的火箭串联或并联起来，组成一列多级火箭来提高火箭的速度，以达到战胜地球引力的目的。

　　多级火箭系列用一种质量抛扔原理，即火箭发射后，把已经完成任务的无用结构抛掉，使火箭发动机的能量最大限度地用于提高航天器的能量，从而间接地减轻火箭的结构质量，提高火箭的质量比。这样，在使用同样性能的火箭发动机和相同技术水平的箭体结构的条件下，用单级火箭无法达到的宇宙速度，而用多级火箭就能实现这个速度。

　　世界各国研制的运载火箭已有数十种，其大小不等，形状各异，但其结构形式基本上分为两类：一类是各级首尾联结的串联式火箭，另一种是下面两级并联、上面一级串联的混合式火箭。运载火箭的大小，由其飞行任务要求的有效载荷和飞行轨道而定，若飞行轨道相同，有效载荷愈重，则火箭起飞质量也愈大；若有效载荷不变，飞行轨道愈高，火箭的起飞质量也愈大。由于卫星或飞船等航天器的轨道较高，本身质量也大，所以，运载火箭都是一些身高体重的庞然大物。它们的质量至少几十吨，一般为一百多吨到几百吨，有的甚至可达二三千吨。火箭高一般为三四十米，有的超过100米。火箭粗都在1米以上，一般为3米左右，最粗可到10米。在通常情况下，发射一颗质量为1吨的卫星，运载火箭质量为50至100吨。如美国发射“阿波罗”载人登月飞船的“土星”5号运载火箭，全长110.7米，直径10米，起飞质量为2840吨；“阿波罗”飞船的质量只有41.5吨。这是目前世界上最长的

　　“火箭列车”了。

　　这种三级“火箭列车”是如何驶出地球到太空去的呢？它耸立在发射台上，首先由地面控制中心指令第一级火箭发动机点火，火箭徐徐上升，加速飞行，逐渐按预定方向转弯，一百多秒钟后，火箭大约达到70公里左右的高度，第一级燃料耗尽后火箭发动机关机，并脱离整个火箭列车坠落地面；第二级接着点火，继续加速飞行，火箭飞出稠密大气层，达到预定高度和速度时，第二级燃料用完后火箭发动机关机并分离，火箭靠获得的能量开始惯性飞行；第三级火箭发动机点火工作，当加速到预定速度时，第三级火箭发动机关机，航天器与火箭分离，最后把航天器推入预定轨道。当然，运载火箭也不是级数越多越好，因为多加一级，不仅制造工艺和级间分离技术多一层困难，而且所能增加的速度也有一定限制，最多只能比单级火箭的速度大70％。现在，一枚三级火箭能达到的速度已超过单级火箭45％，因此限于各种因素的影响，“火箭列车”都选在二级至四级之间，一般用三级的居多，也最为适宜。

　　前苏联著名航天总设计师科罗廖夫根据齐奥尔科夫斯基关于“火箭列车”的思想，首先提出用单级火箭串联和并联结合的方式组成多级火箭实现宇宙航行的设计方案。这个方案是用一枚较长的地球物理火箭作芯级，芯级长29.17米，直径2.95米，装一台PД—108液体火箭发动机；在其周围捆绑4台助推器组成助推级，助推级长19米，直径3米，各装一台PД+107液体发动机。这样把芯级和并联的助推级串联起来，组成一枚两级液体火箭，从而产生足够的推力和需要的速度，把安装在火箭最上面整流罩内的人造卫星送入地球轨道。这种火箭发射时，5台发动机同时点火，产生398吨力（3900千牛）的起飞推力，火箭飞行120秒后，4个捆绑的助推器工作完成与其脱离，并被抛掉，这时火箭飞行高度为50公里，飞行速度达到3.2公里/秒。然后芯级的火箭发动机继续工作180秒，使火箭加速到8公里/秒的速度，此时卫星与火箭脱离，被推进到环绕地球的预定轨道上飞行。人类靠这种“火箭列车”的接力加速，跨入了宇宙空间的门槛。

　　透视太空奇侠

　　航天运载火箭扮演太空奇侠的角色，在征服宇宙的舞台上演出了一幕幕令人瞠目结舌的活剧。它集当今多种高新科学技术于一身，综合了众多学科的成果，是一个庞大复杂的系统工程。火箭这位太空奇侠大闹天宫，全靠它本身各个部分拥有的一套神奇本领。

　　这位太空奇侠一般由箭体结构、动力装置和控制系统三大部分组成。

　　箭体结构即火箭的壳体，它犹如奇侠的骨架，系火箭各个受力和支承构件的总成，通常包括头部的有效载荷整流罩、仪器舱、推进剂贮箱、发动机舱和尾段，有的大型运载火箭还有尾翼。火箭壳体内可以安装连接有效载荷、仪器设备和动力装置，贮存推进剂，承受地面操作和飞行中的载荷，可以使火箭有良好的空气动力外形，把火箭的各个部件牢固地组成一个整体。火箭头部的整流罩，用以保护所载物体和减小空气阻力。火箭头部飞出大气层时，整流罩即被抛掉，以减轻火箭质量，把有效载荷送入预定轨道；仪器舱集中安装控制设备；推进剂贮箱用于装载推进剂，要占火箭质量的80％～90％，体积也要占绝大部分，因此为了加大运载能力，要千方百计减轻推进剂贮箱的质量；发动机舱除装火箭发动机外，还用来在发射架上支撑整个火箭保持飞行时的外形。

　　火箭结构所用的材料，对火箭至关重要。铝合金是火箭必不可少的常用材料，它很轻，结实、耐用、防腐蚀，加工容易，广泛用于火箭壳体的蒙皮和骨架零件，但它抗变形的刚度还不很理想。钛合金，强度高，具有优良的抗腐蚀和耐温性能。它在500℃高温下不变形，在—100℃时不变脆，在海水里泡几天也不生锈，因此它是制作火箭发动机壳体、高压气瓶、低温贮箱和各种管路的最佳材料。但它的切削加工性较差，需要加热成型。镁合金减震性能好，常用来制造火箭壁板结构的翼面、舱段及其他骨架零件。铍合金刚性最大，用它制成零件尺寸特别稳定。火箭上一些变形限制非常严格的零部件，如陀螺导航系统，常用铍合金。

　　复合材料是新兴的材料，它用不同的纤维边缠绕边用树酯粘连而成。玻璃纤维、有机纤维的强度特别高；碳纤维的刚度非常高；硼纤维则刚、强兼备；碳化硅、陶瓷纤维能耐高温，它们配以不同的树酯制成不同的复合材料，其性能一般大大超过现有的许多金属材料。

　　动力装置包括火箭发动机和推进剂输送系统，犹如奇侠的心脏，是使运载火箭产生运动的动力来源。液体火箭有发动机和推进剂输送系统，固体火箭则没有推进剂输送系统。动力装置能产生强大的推力，使运载火箭达到预定的速度。液体火箭发动机由燃烧室、喷管、涡轮泵和活门四部分组成。燃烧室是推进剂混合燃烧的地方，产生高温高压气体，以高速从喷管排出，形成强大的推力；喷管要经受住高温高压，必须选用高强度耐热合金材料，而且还要有冷却措施；涡轮泵是利用燃气发生器产生的气体吹动涡轮，带动离心泵，使燃料和氧化剂注入燃烧室；活门则控制发动机的启开和关闭，调节进入管路中推进剂的流量。整个输送系统保证推进剂具有必要的泵入口压力，使离心泵正常工作。

　　火箭发动机使用的燃料由氧化剂和燃料两部分组成，它们很大程度地影响着发动机性能，在一枚火箭的总质量中，燃料占了90％以上。目前液体运载火箭大多使用中能（常规）可贮存推进剂，包括氧化剂中的硝酸、四氧化二氮，燃料中的混肼50、偏二甲肼。作为高能推进剂的液氢、液氧，最近十多年来发展迅速，一般用作顶级火箭的推进剂。当前，液体推进剂正向两个方向发展，一是对现有推进剂进行改性，如美国在“阿金纳”火箭上采用高密度的改性酸，四氧化二氮含量由原来的13％～15％提高为44％～46％，密度增大0.1～15，使发动机比冲提高了6秒，可以提高火箭的有效载荷。另一个发展方向是研究新型推进剂，比如用液氟与肼组合，比冲可达376秒。

　　固体火箭的推进剂一般分为双基推进剂、改性双基推进剂和复合固体推进剂。目前各国固体火箭大都用的是复合固体推进剂，比冲在230～260秒左右。这种推进剂由粘合剂系统、氧化剂、填料和各种助燃剂组成。固体推进剂要根据不同的需要浇铸成不同形状的药柱，供发动机使用。比如端面燃料药柱适用于低推力、长时间工作的发动机；星孔形侧面燃烧剂多在主发动机上使用。

　　控制系统犹如奇侠的神经中枢，能实时测量和控制火箭的飞行姿态、位置和速度，保证火箭姿态稳定，使其按预定弹道飞行，并控制火箭发动机关机，使有效载荷精确入轨运行。

　　火箭的稳定飞行，要靠控制系统。这个系统包括制导、姿态控制等。运载火箭的制导，通常有惯性制导和无线电制导两种。惯性制导是依靠运载火箭内的仪器测量火箭的加速度而进行工作，主要部件有陀螺仪、加速度表、计算机等；无线电制导由地面用雷达或无线电将测出的运载火箭的方位及速度，经过计算比较，把修正飞行误差的指令送到运载火箭上，通过运载火箭上的控制系统来修正飞行航线，以及接收地面发出的发动机熄火信号来关闭发动机。

　　这种控制系统有两大作用：一是控制火箭向前飞行，即控制火箭的质心沿预定的弹道运动；二是控制火箭的姿态，也就是控制火箭质心的运动。

　　火箭一般装上尾翼，就可在大气中稳定飞行。但现代大型运载火箭往往在几十公里到几百公里的高空飞行，那里空气非常稀薄，尾翼就显得无所作为。所以，现代火箭的稳定飞行不能单靠尾翼的作用，必须在火箭上安装专门的自动控制设备。当火箭偏离航向时，自动控制设备就能发出信号，调整火箭的推力方向，使火箭回到预定的航线上稳定飞行。

　　火箭上的自动控制设备，由敏感元件、中间装置和执行机构三大部分组成。敏感元件就像人的眼睛和神经，观测和感知火箭的飞行状态是否正常，发现火箭是否偏离航线。在早期的火箭上，敏感元件一般用陀螺仪。陀螺高速旋转时，它的旋转轴方向保持不变，因此，当火箭改变飞行方向时，火箭轴与陀螺旋转轴之间的夹角就发生变化。然后通过电位器，把这个角度改变量转换成电信号，并传给中间装置，经过比较和放大以后，经中间线路驱动执行机构发出指令，把火箭修正到预定的航线上来。火箭的执行机构通常有空气舵、燃气舵、摇摆发动机，游动发动机等几种。大型运载火箭大部分时间在大气层外飞行，用尾翼作空气舵，效率很低，控制常用可动喷管和二次喷射的方式来实现。所以，现代大型运载火箭都没有尾翼，或者尾翼很小。

　　在现代运载火箭上，敏感元件多改用惯性平台。由惯性平台测出火箭飞行中的姿态，传送到箭上计算机，经计算机运算后又传送给自动驾驶仪。自动驾驶仪根据计算机提供的火箭飞行姿态角、速率，去控制各级发动机，摆动燃烧室和喷管，从而改变推力方向，修正火箭的航行。

　　此外，从广义上讲，运载火箭还包括安全、遥测和发射系统。安全系统用于火箭在飞行中出现故障、落点超出允许范围而危及地面安全时，对火箭实施控制，终止火箭飞行并令其自毁。遥测系统是把火箭飞行过程中各系统的工作性能参数、环境条件以及飞行故障参数，通过无线电多路通信方式传到地面，然后分析故障，鉴定和改进火箭性能。发射系统包括火箭实施发射的运输、起竖、控制、加注、供电、通信、消防、瞄准、跟踪等装置，保证火箭按预定程序成功飞行。

　　空中交警

　　美国纽约有一座85层高的帝国大厦，1945年7月的一个大雾之晨，一架美国军用B—25型轰炸机不幸撞上了这座大楼。当时，飞机撞在大厦的第79层上，墙上撞开一个大洞，火光冲天、浓烟滚滚，79层以下的6层楼也遭到了损坏。当消防队员冲上楼时，在瓦砾和残骸中发现了14具尸体，其中有3人是机上乘员。幸好，事故发生在星期天的早上，否则，这座大厦在非公休日每天有5万人在上班，其后果不堪设想。这件事情说明尽管天高无际，但是飞机并不能随心所欲地乱飞。“海阔凭鱼跃，天高任鸟飞”，只是古代文人对飞鸟可以在广阔天空自由翱翔的浪漫幻想。在现实中，飞机在空中飞行绝不能我行我素，而必须像地面交通一样，接受严格的控制。

　　随着航空事业的不断发展，在天空中飞行的飞机越来越多，像北京、广州、上海等大型航空港内，每天都有数百架次飞机起飞降落。为保证飞机安全、有秩序和迅速地运动，就必须划定航路、规定高度层、制定飞行规则，使飞机从起飞到着陆在各个飞行阶段都处于受控状态。

　　在起飞前，飞行员根据飞行沿途气象预报、终点机场跑道长度、导航设施等情况编写飞行计划，写明飞机的标识、类型和速度、计划飞行的高度、选择的航线、预计飞行时间和起飞时间等，送交航路管制中心审批。航路管制中心借助电子计算机汇集所有准备起飞飞机的飞行计划，进行处理，安排飞机起飞的先后顺序，通知管制塔台放行待飞的飞机。

　　终端区管制中心的工作主要由两部分组成：一是塔台，它负责机场区域内约20公里、高度900米以下的飞行，它一般设置在机场建筑物的最高层，四周全是玻璃窗，管制员从这里环视机场的一切活动，通过无线电通信设备指挥引导飞机在跑道上起飞和着陆；另一个是进近管制中心，主要使用航管雷达，引导飞机起飞离场和进场着陆，它通常负责50～100公里、高度900～6000米左右范围，在此范围之外，属于航路管制中心管辖。

　　飞机一旦由终端区管制中心飞出机场区域，就由航路管制中心指挥飞行了。现代运输机一般都装有雷达应答器，不需飞行员报告而能自动地应答空中交通管制雷达的询问脉冲，回答飞机的标识和飞行高度。航路管制中心的管制员可以清楚地从雷达的显示屏幕上观察到所管辖区域内飞行的飞机制标识、高度、速度、位置和航向等，能随时用无线电话下达管制飞行的指令，比如改变飞机的飞行高度，调整各飞机间隔距离，以保证飞行安全。飞行路线途经多个航路管制中心时，通常由一个中心移交给下一个中心，一直移交给终端管制中心。

　　进入终端区时，飞机就由终端区管制中心负责引导飞机进场着陆。通常，一条跑道只能有一架飞机起降。因此，如果有飞机在跑道起降时，其他飞机就只能按塔台管制员的指令在机场规定的空域盘旋等待。一个高度层只允许一架飞机盘旋飞行，按先后抵达的时间，一层一层像台阶一样往下降，两层之间高度差约300米，最后由仪表着陆系统引导着陆。

　　目前我国大多数机场地面航管设施相当落后，造成空中资源大量浪费，限制了民航运输业进一步发展。为了改变这种状况，从1992年开始实施全国航路改造工程，目标是在我国东部地区主要航路上实现雷达管制，使管制员能准确掌握飞机动态，将飞机的水平飞行间隔时间从现在的10分钟缩短到5分钟或更短，充分利用空域资源；在国际机场和国内主要机场配备Ⅰ类和Ⅱ类精密进近设施，降低因天气原因而造成的航班不正常情况，提高航班正常率；在国际航路和国内主要航路实现全向绘标/测距台覆盖区衔接，在我国西部地区实施自动相关监视，分阶段实施甚高频数据链；建立民航专用的综合业务话音通信网，为航行管制提供畅通的通信业务；地空实现甚高频通信，保证飞行员与管制员之间通话清晰；全国改建气象中心、分中心和气象数据库。目前，这项全国航路改造工程第一阶段的通信导航部分已基本完工，气象工程也将告捷，雷达工程正在紧张施工，全部改造计划已在1997年结束，这样就大大提高了民航运输的效益和安全水平。

　　现代民航运输已达很高的安全水平。尽管国际上每年都会发生若干起空中交通重大事故，经过电视传媒，能使全世界迅速家喻户晓，但实际上随着航空制造、维护技术和空中交通管制的进步，发生事故的几率在下降，事故造成的损失也比地面、水上交通及其他事故造成的损失小得多。以航空运输最发达的美国为例，每年死于航空运输事故的人数平均约100人，但死于轮船事故的有5000人，死于地面交通事故的有36000人。

　　由于航空器的设计制造和维护难免有缺陷，其运行环境（包括起降场地、运行区域地形及助航设备、气象情况等）又复杂多变，机组人员操作也会出现失误，所以一家航公司很难做到长期不发生事故，一个国家做到长期不出事故就更难。保证飞行安全、防止飞行事故发生是各国民航从业者的首要任务。飞行安全水平是民航管理水平、设备质量和人员素质的综合反映。

　　衡量飞行安全水平的指标通常使用事故万时率、事故万架次率和亿客公里死亡率。

　　事故万时率是按飞行小时计算的事故次数，即指一个单位、一个国家平均一万个飞行小时发生飞行事故的次数。

　　亿客公里死亡率是按运送旅客人数计算的造成旅客死亡人数，即指一个飞行单位平均每运送一亿客公里发生事故造成旅客死亡的数字。

　　从世界范围看，航空运输安全水平总的趋势在提高，即死亡事故次数和死亡人数的比率都在下降，但各个年份有高有低，不尽相同。1995年，全球残死亡事故次数和死亡人数均高于上一年，呈上升趋势，全年共发生死亡事故57起、死亡1215人，高于前10年的平均水平——44起死亡事故和死亡1084人。这一年，喷气式定期客运航班发生9次死亡事故，其中最严重的是美国美利坚航空公司一架波音757飞机由于飞行员操作失误在安第斯山脉撞山坠毁，机上164个人中160人丧生。1996年4月3日，美国商务部长布朗乘坐的飞机在克罗地亚地区失事坠毁，部长及其随从33人全部遇难。当时布朗率团参加了在法国举行的西方七国就业问题会议后，正准备到波黑访问。他乘坐的由波音737改装的空军专机，性能良好，驾驶员技术高超，可是却碰上了恶劣的天气。飞机在克罗地亚最南端的杜布罗夫尼克坠毁，整架飞机烧得只剩下机尾，碎片和尸首散落在周围300米的范围内，机上有布朗部长和美国11家大公司的代表共33人，无一幸免，尸首难辨，这是1996年影响较大的一起空难。

　　中国民航近年来实行严格管理、注重打好基础，提高人员素质，1995年全民航系统实现安全飞行，全年安全飞行120万小时，连续18个月没有发生重大死亡事故。特别是中国国际航空公司飞行总队自1955年1月1日成立以来，始终不渝地坚持全心全意为人民服务的宗旨，坚持“安全第一、预防为主”的方针，坚持严字当头、事实求是的科学态度和严密的组织、严格的训练、严明的纪律、严谨的作风，经过员工们的努力拼搏，连续安全飞行 40年，在我国民航史、乃至世界民航中都创造了辉煌业绩。

　　说到航空安全时，人们还必须对飞机的“同路人”——鸟类提高警惕。有时，同“航”竟是冤家。

　　第一次发生这样的事情是1912年在美国加利福尼亚，当时一只海鸥落在发动机上致使飞机坠毁，著名的飞行员罗杰斯不幸身亡。这还是一架飞行速度很慢的飞机。

　　1960年10月4日，黄昏将至，美国东方航空公司的一架客机，在东海岸名城波士顿一个机场上起飞，离地不久飞机的推进动力突然锐减，接着就发生失速，所有的操纵面均告失效，飞机随之坠入机场附近的大海之中……机上62名乘员无一生还，还没离开机场候机大楼的送行人群亲眼目睹了这一幕悲剧。人们很快在机场附近发现了75只尸骨未寒的死鸟——这群鸟竟是酿成这起航空史上空难死广人数最多的一次惨案的罪魁祸首。原来，当这架客机离地升空之际，一群惊鸟相继闯进该机的1、2、4、号发动机……

　　1987年9月28日，美国空军的一架可变后掠翼战略轰炸机B—1B，在离地面180米的高度上以1000公里/小时的速度飞向国土纵深处的一个训练目标时，机头前方突然闪过一道白光。伴随着一声巨响，飞机晃动起来，一台发动机的液压导管开始冒出浓烟烈火，随后此发动机的压缩器又出现了故障，排气温度急增……虽然6名机组人员奋力排障，飞机也只能爬到2500米高，但抖振和右滚现象仍无法抑制，飞行高度随之急降。在此危急关头，3名机组人员弃机跳伞，另3名来不及跳伞的军官随着以70度的右倾角歪斜的飞机猛然坠地。经过周密的调查分析终于弄明了真相：那道从机头左前方闪过的白光，乃是重约6800克的白鹈鹕鸟向这架B—1B飞机3号发动吊舱上方左侧身袭来的身影，这颗“肉弹”击穿了蒙皮，打断了一些导线和导管。价值1亿美元的最现代化的战略轰炸机就这样被一只不知天高地厚的白鹈鹕鸟

　　“击落”了。

　　即使是飞行速度慢得多的直升机，有时也难以回避飞鸟的撞击。其中最令人吃惊的例子是：加拿大的一架直升机的风挡被迎面袭来的飞鸟击破后，4名乘员来不及反应就被鸟体击中身亡……

　　1981年3月，埃及国防部长率领13名高级将领，乘坐一架米—8型直升机前往一个要地……谁能料到，这批埃及军界精英此次登机之日竟成了他们

　　“死亡”之时。经过一番兴师动众的调查，才发现造成这起航空史上鸟机相撞死亡人员级别最高惨案的原因竟是进气道吸入了飞鸟……

　　美国空军的飞机，每年与飞鸟发生碰撞的事件超过2000次，平均每天5～6次，轻者人机俱伤，重则机毁人亡。

　　美国的客机与飞鸟发生碰撞的事件，每年起码有4000次，所造成的直接经济损失超过2000万美元。

　　1983～1984年，日本三家最大航空公司所属的飞机，共发生了1000多起与飞鸟相撞事件，其修理费用超过8亿日元。

　　据统计，世界上每年发生数万起飞行器同鸟类相撞的事件。当然，不是所有事件都以空难告终。

　　从力学的概念分析，两物相撞，双方都得分担由此产生的冲力——参与碰撞的物体质量越大、相对速度越高、接触时间越短，所承受的冲力越大。

　　当飞机以900公里/小时（150米/秒）的速度与一只900克的飞鸟相撞时，其冲击力约为1330千牛（即工程力学制中的135吨力）。

　　牛顿的力学原理是无情的，参与碰撞之两物所产生的冲击力理应由它们同时分担。无知的飞鸟当然只能落得个粉身碎骨的下场，由高级合金制造的飞机机体也不会不严重受损。

　　造成飞行事故的鸟类首先是海鸥，占53％，其次是凤头麦鸡，占13％，还有鸥椋鸟、燕子、鸽子、老鹰、天鹅、鹈鹕、野鸭、乌鸦、白嘴鸦等。

　　在较高的高度很少发生机鸟相撞的事情，机鸟相撞的创纪录高度为 1.1万米。大多数事故发生在离地面100到1000米的高度，而且通常都是在飞机起飞和降落的时候。

　　在这方面，位于海岸附近和候鸟迁移路上的机场最危险而机场本身也容易吸引鸟类，它们觉得空旷的场地是安全的地方。鸟对飞机已经习惯，不再害怕。热流中的跑道上有许多小蚊子。雨后蚯蚓要爬上混凝土跑道，这些食物吸引着鸟群，如果附近有垃圾场，那鸟就更多了。

　　鸟类撞击飞机的问题已非常严重，各国都已开始寻找解决办法。世界上42个国家的300多个科研机构都在研究这个问题。人们最初是消灭鸟群。可是一种鸟被消灭了，紧接着又出现其他的鸟。后来人们开始吓唬鸟，让它们厌恶机场。使用了从稻草人、信号弹到电脉冲等各种手段。还有些地方养一群受到训练的老鹰，用它们来“整顿”秩序，但其价格昂贵……总之，鸟类正在迫使人类付出巨额代价来解决这个非同小可的问题。

　　在竞争激烈的民航市场上，近年来各航空公司为争取旅客，把改进服务的重点放在利用高科技手段在空中为旅客提供更多的服务方面，包括卧铺、信息、娱乐，使旅客在10多个小时的长途旅行中能继续办公、与地面保持联系、获得各种信息、享受视听娱乐服务。例如，有一种娱乐系统，可为旅客提供下列服务：

　　个人电视，有22个频道供选择，其中包括14个电影频道，其他则为旅客提供新闻、体育、喜剧等多方面频道。

　　数码收音频道，有12个娱乐性的电台频道，给旅客更清晰的音质及更佳的听觉享受。

　　目的地资料，目前，可提供12个目的地的机场、交通、旅游点、节目及节日资料，而且以后可提供更多城巾的资料，包括餐厅、商厦及酒店的资料。

　　电话，每位旅客都可以在自己的座位上通过卫星通信网络与世界任何地方通话。

　　下一步还可以提供更多的服务，如：

　　电讯新闻服务，每小时不断提供最新的世界新闻和财经消息。

　　航空购物，通过荧光屏显示货物样式及特点，可用信用卡付款，并可直接送抵世界上每一角落。

　　视听需求服务，乘客可根据自己的需要，预先选定电视和电台节目，随时欣赏。

　　美国的总统专机“空军一号”被誉为当今世界上最舒适、豪华、安全的飞机，机上设有一个总统套间，内有两张双人床，室内有淋浴设备。机上冰箱储存的食物够100人吃上一个星期，还有两间厨房和6个盥洗室。机上配备了85部电话和立体声音响，可收看8个频道的电视节目，还有4台电脑、两台复印设备以及电视监测器和保密电话。有间小屋稍加整理就是一座小型医院。为了总统的安全，机上还有反导弹装置、防核战设备等。

　　天星内功

　　人造卫星是怎样构成的？它肚子里藏着什么秘密？

　　人造卫星由包含各种仪器设备的若干系统组成，这些系统可分为保障系统和专用系统两类。保障系统主要有结构系统、热控制系统、电源系统、姿态控制系统和轨道控制系统等。有些卫星还装有计算机系统，用以处理、协调和管理各分系统的工作。返回型卫星还有返回着陆系统，它由制动火箭、降落伞和信标机组成。

　　卫星的保障系统可保证各种卫星正常工作的基本条件。比如卫星都要有一个结实的外壳，这个外壳要有保护“内脏”不受高空辐射，不遭宇宙垃圾碰撞，保证内部仪器的容积等功能；卫星上还要有太阳能电池阵，这些电池有的贴在卫星的外壳上，有的做成可展开的太阳翼；卫星还要有天线，有固定式的，也有像伞一样的展开式的，这些都属于人造卫星的结构系统。

　　人造卫星是在十分严酷的温度条件下工作的，卫星朝向太阳时，温度可高达几百度，背向太阳的地方却又一下子低到了零下几百度。1995年美国“发现”号航天飞机与前苏联“和平”号空间站进行轨道交会试验时，美国宇航员身穿最新式的宇航服，曾在航天飞机舱外的背阴处停留了20分钟，结果宇航员高呼：“手快要冻僵了！好像在冰箱冷冻室里！”而此时的温度才仅仅为—80℃。返回式卫星从发射到返回要经历—200℃以下至10000℃以上的环境温度变化；卫星上的仪器设备有的需要恒温环境，有的需要超低温环境；有的要求强化散热。而卫星大约在65％～70％的时间内，会受到太阳的强烈照射，致使卫星体温达100～200℃，如此高的温度，影响绝大多数仪器的正常工作。卫星按照轨道运行到地球的阴影区时，表体温度又会骤然下降至—100～—200℃。而在此种环境中，卫星内的仪器也无法使用。如何控制卫垦内外的热交换过程，使其热平衡温度处于要求范围，保证卫星能工作？这便是卫星的热控制系统的主要任务。

　　据说，早期航天专家们为解决这一难题而苦苦探索之时，蝴蝶还帮了大忙。当时，正值气温与阳光照射变化较大之时，蝴蝶却毫无感觉。后来，在生物学家的帮助下，解开了这一科学之谜。原来蝴蝶的身体表面覆盖着一层细小的鳞片，形成无数个反光镜。当气温升高时，鳞片会自动张开，增加反射太阳光的角度，令其减少太阳光的照射，免受太阳灼伤。当气温下降时，鳞片会紧紧地贴在身体表面，让太阳光直射在鳞片上从而吸收更多的太阳能，增加体温。于是，科学家们茅塞顿开，研究成一种巧妙而灵敏的仿生学装置。这种装置的外形很像气象站的百叶窗，每扇叶片两个表面的辐射散热功能相距甚远。百叶窗的转动部位装有一种对温度极敏感的金属丝。利用金属丝热胀冷缩的物理性质，当卫星飞至地球阳面时，温度超过标准，金属丝就会受热膨胀，使叶片纷纷张开，将辐射散热能力大的那个表面向着太空。当温度迅速下降时，也就是卫星飞行至地球阴面时，金属丝会遇冷而收缩，使每个叶片紧紧闭合，让辐射散热能力小的那个表面暴露在太空，抑制卫星散热。

　　人造卫星工作需要电源，一般来说，一颗人造卫星上的电源质量占了整个卫星质量的15％～25％。这些电源按能源方式的不同分为化学电源、太阳能电池阵源和核电源。早期发射的卫星多用化学电源，如锌汞电池、锌银电池、镉镍电池。50～60年代的科学试验卫星、空间探测器和返回式卫星多采用锌银电池，它的放电电流和比能量都很大，是短期飞行卫星的主要电源。另外镉镍电池、镉银电池和镍氢电池也常用来作为太阳电池阵的蓄能器。太阳能电池阵电源是人造卫星及其他航天器上最常用的电源，在地球外层空间，太阳辐射强度为地面的1.3～1.7倍。采用太阳能电池阵可减轻卫星的质量，太阳电池阵由一个个太阳能电池组成，或贴于卫星表面，或成伞状、翅膀状，它可以吸收太阳光把光能转换成电能然后转存入蓄电池中，这样就可以解决卫星进入轨道背阴区时的供电问题。这种电源系统的工作寿命可达10年以上。有的卫星上还用核电源，比如放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和热离子发电器，它们都是采用原子核的突变所释放的能量来发电。这些能量以热的形式输出，由热电转换器转换成电能。核电源寿命长、工作可靠，对宇宙空间的核辐射、强带电粒子场和微流星轰击等的承受能力强。但是价格贵，而且，万一卫星坠落，核电源污染环境危害较大。以上种种电源都属于人造卫星的电源系统。

　　无论是执行什么任务的卫星，都必须有姿态控制系统。对地观测卫星的照相机或其他遥感器必须对准地面；通信卫星的天线必须对准地球上的服务区；卫星上的太阳翼必须对准太阳；卫星返回地面时，其制动防热面必须对准迎面气流方向等，如果没有良好的控制系统，卫星即使被发射上天，也是徒劳无用的。卫星的姿态靠什么来控制呢？可以靠喷气机构、磁力矩器和飞轮来控制。喷气机构通过喷出高速气体或离子流对卫星产生反作用力矩，实现卫星姿态控制；磁力矩器利用卫星内通电绕组所产生的磁矩和环境磁场作用来实现控制；而飞轮则是一种由电机驱动的调整转动部件，通过卫星与装在卫星内的飞轮之间的动量交换来控制卫星的姿态。

　　卫星的轨道控制系统也十分重要。比如，通信卫星、广播卫星定点在一定的轨道上运行，其轨道不能乱变，如果随便乱动，一则影响地面上的跟踪接收，另则会干扰邻星的工作，使电波互相“打架”；对地观测卫星一般选用太阳同步轨道，这条轨道必须保持不变才能使卫星每过一定的整数天飞经同一地点一次；再如，用多颗星组成的导航星全球定位网，为了使地面用户能同时看到几颗星，卫星之间要保持一定的相对位置等，这些都是卫星轨道控制系统要解决的“难题”。卫星的轨道控制系统比较复杂，要进行大量的测量和计算。

　　上述这些分系统，都是属于人造卫星的保障系统这一类的，是卫星上共有的系统，那么，卫星还有什么专用系统呢？

　　卫星的专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，大致可分为探测仪器、遥感仪器和转发器三类。科学卫星使用各种探测仪器，比如红外天文望远镜、宇宙线探测器和磁强计等，探测空间环境和观测天体；通信卫星则通过通信转发器和通信天线传递各种无线电信号；对地观测卫星使用各种遥感器，如可见光照相机、侧视雷达、多光谱相机等，获取地球的各种信息。

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