日本的無載人運輸補給船HTV 白鸛號,在藍天白雲中緩緩飛向國際太空站。
圖像來源/ NASA
文/楊祖愛(美國太空總署太空工程師、國際太空站機器人CCM計畫經理)
國際太空站(International Space Station)是長期有人居住的,六名太空人住在裡面作實驗,就須要不斷的補充食物、日常生活用品、實驗材料、和定期維護的機件,因此須要便捷又低價的運輸工具,能飛往太空站運貨及太空人換班。
這些補給,到2011年中期之前,都是由美國的太空梭,蘇俄的聯盟號(Soyuz)和進步號太空船由地球上運來的。現在美國的太空梭已退休,單靠俄羅斯補給忙不過來,有誰可以分擔?
這個問題美國太空總署早已有所準備,就是:造幾架無載人的小太空船,類似俄羅斯的進步號,專司運輸補給,抵達太空站以後,將補給物遞交完畢,即載滿國際太空站上的廢物離開太空站, 在進入地球軌道時,利用與地球的大氣摩擦而產生的熱能,與廢物一同自行燒毀,不再返回地球,因此這種無載人的小太空船是不能重複使用的。
但是,你可能要問,回來的時候為什麼要燒毀掉?好好一架飛船燒了多可惜!其實不然,燒掉不要了,再造一架新的比起維修舊的,所須的費用要低,花費的材料、人工及時間都在考量範圍之內,這是經過精密計算所作的比較。這種一次性使用的貨運飛船,在設計上須要的時間和製造維修費用都遠低於重複使用的太空梭,因此美國早在十年前, 在替太空梭作退休準備時就已經有了計畫方案,付諸實行。美國太空總署 NASA,人才濟濟,在各方面都有周全計畫,不愧為世界上太空業龍頭霸主。
在美國協議下,現在我們有四款這樣的運輸補給船,由不同機構設計製造。
四款運輸補給飛船
第一款由歐洲航天局提供,叫作自動運送飛船 (Automated Transfer Vehicle,簡稱ATV),它比俄羅斯進步號太空船大三倍, 可以運載大量的飲水、易碎貨物、空氣和太空站上的實驗設備。首航在2008 年3月8日發射升空,於4 月3 日與國際太空站上的俄國艙「星辰號」銜接。首航以《環遊世界八十天》的法國科幻小說家Jules Verne命名。
第二款由日本宇宙航空研究開發機構提供,叫作H-II傳送飛船 (H-II 白鸛號),白鸛號這個名稱是在二號船發射前,由公眾選定的,在日本是一種傳說中送子與帶來幸福的鳥。它也是一艘無人太空飛船, 用來運輸補給品給國際太空站上面的日本實驗艙「希望號」的。HTV一號船也比俄羅斯進步號大一些,但是它沒有複雜的對接系統,因此在抵達國際太空站時,須由機械人手臂捕捉,再吊掛送至太空站停泊口放置。它於2009年9月11日首航發射成功。
第三款天龍號(Dragon),由美國新近成立的太空探索技術公司(SpaceX) 設計、測試和製造的, 已經在2010 年的年底示範了低太空軌道飛行四圈半,測試了噴射推進系統,通訊系統和回返地球的功能。下一步是示範飛抵國際太空站, 並且由太空站作銜接停泊,預計在2012 年春季完成,然後才開始執行運輸工作。
第四款天鵝號(Cygnus),由美國Orbital Sciences Corporation 設計製造,該公司成立于1982年,有豐富的製造和發射人造衛星的經驗。天鵝號也是不載人的自動運輸飛船,它也不能自動與太空站銜接,須要太空站上的機器人長手臂捕捉協助停泊。它預計在2012年下半年作首次示範飛行,抵達國際太空站 並且由太空站作銜接停泊。
有這四款運輸飛船,它們忙碌的工作,國際太空站上的補給就不愁中斷了!
本版科學顧問群:吳祚任、倪簡白、邵廣昭、柳中明、馬哲儒、陳國東、胡植慶、黃崇源(按姓氏筆劃排列)