1露西德

1943年,香農·露西德出生於中國上海,父親是美國人。她自幼就夢想當火箭科學家。在太空逗留最久的女士。1996年3月22日,美國宇航員、生物化學家香農·露西德(當時已53歲),乘坐「亞特蘭蒂斯」號太空梭進入太空,在「和平」號太空站同兩名俄羅斯宇航員一起從事研究工作。她在那裡生活了188天,同年9月26日返航,在「和平」號空間站上創造了連續逗留188天的女子太空飛行記錄。

2飛行前任務培訓

露西德1994年開始參加太空梭/和平號計劃。那時她已是美國航宇局的一位有著15年飛行經驗的宇航員了,曾乘太空梭飛行過4次。一個星期五的下午,露西德接到了美國航宇局宇航員辦公室主任羅伯特·金普森的電話,問她是否對用全部時間學習俄語,以便為去俄羅斯接受飛赴和平號的訓練作準備感興趣。露西德立即做出了肯定的回答。但金普森為她的熱情潑冷水說,目前,她只是被派去學俄語。也就是說,她不一定能去俄羅

露西德

露西德
斯,更不用說飛往和平號了。但是飛往和平號的可能性是存在的,然而學習俄語需要時日,他勸露西德應對此事慎重考慮。
放下電話,露西德開始認真考慮要面對的事實。如果能夠成行,此時距上天只有不到一年半的時間。她必須首先在這段時間內,熟練地掌握完全陌生的俄語,不僅要能夠與在軌夥伴交流,還要接受在俄羅斯進行的任務培訓;熟知和平號和聯盟號飛船的系統配置和操作方法;熟悉她所乘坐的太空梭的飛行任務;另外,還要學習在空間站進行的一系列實驗的方法。
露西德面臨的任務可以說是十分艱巨的,那麼,她為什麼渴望在和平號上生活和工作呢?從大的範圍來說,當然,首先是科學研究。空間站可以為科學家們提供長時間的、幾乎不存在任何引力的微重力環境,而在地球上卻難以找到類似環境。這也是那麼多國家聯合起來共同建造國際空間站的原因。其次,人類連續空間飛行的經驗可以幫助人們確定在人類飛向其它星球時會需要些什麼。
從個人角度而言,露西德把飛往和平號視作一個可以同時滿足她飛行和在實驗室工作兩大愛好的良機。露西?0歲時就拿到了飛行執照,並且一直在從事飛行。在成為宇航員之前,她是位生化學家,並於1973年獲得俄克拉荷馬大學哲學博士學位。對一位喜歡飛行的科學家來說,有什麼能比在每小時繞地球飛轉27000公里的實驗室內工作更讓人激動呢?露西德在做她最不願做的事—蹬腳踏車鍛煉  在美國接受了3個月的語言強化訓練后,1995年1月露西德來到俄羅斯星城宇航員培訓中心接受培訓。當時正是莫斯科的嚴冬。每天早晨,露西德5點鐘就起床開始學習。從住處走向教室的時候,她總是小心翼翼。她知道,如果在冰面上走錯了一步,就有可能把腿跌折,那麼她飛向和平號的夢想也就會成為泡影。露西德每天的大部分時間都用來在教室學慣用俄語講授的和平號和聯盟號的知識。晚上,還要繼續閱讀用俄語寫成的技術手冊,直到午夜,精疲力竭的露西德才得以上床休息。
這是露西德一生中工作最緊張的階段。相比之下,想當初她邊讀書邊撫養孩子所遇到的困難真是微不足道。
1996年2月,露西德通過了所有體格和技術考核,俄羅斯空間飛行委員會批准她為和平號機組人員。之後,她來到拜科努爾發射場,目送她的兩名俄羅斯夥伴乘聯盟號飛往和平號。接著,露西德回到美國,為編號STS-76的太空梭飛行進行為期3周的訓練。1996年3 月22日,露西德乘亞特蘭蒂斯號太空梭從肯尼迪航天中心升空。三天後,太空梭與和平號對接,露西德正式加入空間站機組,開始了預計4個半月的空間站生活。

3微重力環境中的生活

到達和平號頭幾天,露西德的任務主要是熟悉兩位俄羅斯同伴和空間站的布局。和平號空間站是一個採用模塊式設計、分段建成的多用途永久性載人航天系統。它的第一部分是於1986年2月發射的基礎艙。在基礎艙的一端對接著於1987年發射的量子1號艙,在基礎艙的另一端是過渡節點艙。尤如住房的門廳,過渡節點艙呈球形,上面有6個艙門。它的側翼對接部件上對接有量子2號艙艙(1989年)、晶體艙(艙1990年)和光譜艙(1995年)。在露西德在和平號上停留期間俄羅斯又送上來自然艙(1996)。她所有的大多數實驗設備都安裝在自然艙里。晚上她睡在光譜艙,大部分個人物品也放在該艙內。露西德用於上下班的時間非常短,只需幾秒鐘,她就可以從一個艙飛到另一個艙。兩名俄羅斯宇航員在基礎艙內休息。
和平號採用莫斯科時間。機組人員之間的交談全部用俄語進行。宇航員們每天早晨8點鐘起床,20分鐘盥洗和穿戴完畢后的第一件事就是戴上耳機與地面飛行控制人員聯繫。與太空梭利用一對通信衛星隨時與地面保持聯繫不同,和平號利用地面通信設施,每隔90分鐘,即當和平號飛越地面站上空時宇航員方能與地面控制人員通話,每次歷時約10分鐘。如果地面人員需要和宇航員們交談,指令長希望每個人每次都能與地面通話。每天早晨的這次例行通話效果很好,因為它可以使宇航員們在一天中得到暫時放鬆。在與飛行控制人員通話前後宇航員們會聚集在基礎艙內,頗有聚會的意味。
每天與地面首次通話結束后,宇航員們開始早餐。對露西德來說,作為和平號的機組人員,最愉快的事情之一就是與同伴們漂浮在位於基礎艙的餐桌旁一同進餐。在飛行前,露西德曾擔心由於食物單調而沒有食慾,但實際情況卻恰恰相反。雖然吃的是美國和俄羅斯生產的臨時注入熱水的脫水食品,但宇航員們嘗試著通過把不同的食品包裝重新組合,往往會「烹調」出新口味的食品。每個人都有自己喜歡的口味並且會彼此互相推薦。早餐,露西德通常喜歡喝一袋俄羅斯紅菜湯或蔬菜湯以及一袋果汁。午餐或晚餐,露西德喜歡吃俄羅斯口味的肉和土豆。而俄羅斯宇航員則喜歡不論吃什麼都要抹上美國的蛋黃醬。
每天,宇航員們按照詳細安排的時間表工作,俄羅斯宇航員稱該時間表為「FORM 24」。俄羅斯宇航員通常把大部分精力放在和平號系統的維修上。露西德則為美國航宇局進行各種實驗。為了防止肌肉在失重狀態下萎縮,每天午飯前,宇航員們都要進行鍛煉。和平號上裝有原地跑步儀和自行車測力器等健身設備。俄羅斯生理學家為宇航員們編排了3套健身操,每套45分鐘,每天作一套,3天為一個循環。做完操后,再根據情況進行原地跑步鍛煉。鍛煉時要加上橡皮帶以增加宇航員們感覺不到的重力。在飛行將要結束時,露西德發現她需要進行更多的訓練,每天她會多跑幾公里。每日的鍛煉既艱苦又單調,是露西德在和平號空間站上最不喜歡的事情。這是因為,首先,它太艱苦了。宇航員們要先戴上背帶並把它與跑步儀上的橡皮帶連接起來。再者,它太單調了。跑步儀噪音很大,跑步的時候根本無法交談。於是跑步的時候,露西德只好聽隨身聽錄音機,但不久她就發現犯了一個大錯誤,她帶來的磁帶只有很少一部分是快節奏的。幸運的是,和平號上有很多磁帶,在6個月期間,她把大部分磁帶都用上了。
訓練結束后是午餐時間。下午宇航員們仍要繼續各自的工作。傍晚時,他們往往會聚在一起喝杯茶。晚餐則安排在較晚的時候才吃。晚飯後,一天的規定任務就算全部完成了,但宇航員們仍有許多「家務」要作:收集垃圾、準備食物、擦試凝結在冰冷物體表面的水珠等等。雜亂和擁擠是和平號上的一大難題。每隔兩三個月,進步號貨運飛船會為和平號送來新的補給。宇航員們先卸下補給品,再把生活垃圾放進已經騰空的進步號上。已用過的科學儀器也應該清理出和平號,但由於進步號空間太小,許多儀器無法帶走,因此,空間站上顯得很擁擠。
晚餐后,地面控制人員向和平號發出第二天的工作安排指示。在晚上10點到11點和平號與地面進行一天中最後一次通信聯絡之前,如果有時間,宇航員們會在一起喝茶或吃些甜點之類的食品。最後一次通話后,宇航員們互道晚安,到各自的就寢區休息。露西德漂進光譜艙,打開睡袋,並把它系在扶攔上。睡前露西德會看看書,用自己的計算機給家裡寫信。空間站上的一個無線電裝置會把這些信傳給地面控制人員,再由他們通過E-MAIL傳到露西德的家中。午夜時分露西德關燈睡覺,並且總是一覺睡到起床鈴聲響起。

4科學實驗

和平號上的日常工作鮮有變化,但並不千篇一律,那段時間,露西德真是生活在科學家的夢境中。在和平號上,她擁有自己的實驗室,一天的大部分時間都用來進行獨立的實驗工作。當一個實驗變得索然無味時,就開始利用新設備進行另一個領域內的實驗。身在俄羅斯飛行控制中心的美國航宇局地面控制人員每天與她至少通話一次,及時向她通告實驗項目主持人——美國、加拿大科學家們對實驗工作的意見。有時,當露西德開始實驗時,安排項目主持人旁聽,這樣他們就可以隨時回答露西德可能提出的問題。
在實驗中,露西德的任務是按程序操作。實驗中獲得的數據和樣品由太空梭送回地面,供研究人員進行分析。露西德的工作再一次有力地證明了載人空間研究工作的重要性。在某些實驗中,露西德會觀察到錄像機或照相機可能錯過的細微變化。她對每項實驗涉及的知識都很精通,所以往往能在現場檢驗實驗結果,還會根據需要調整實驗程序。露西德及同伴還常常修複發生故障的實驗儀器。在露西德進行的28項實驗中,只有一項實驗由於儀器出現了不可修復的故障而沒有得到結果。
露西德在和平號空間站上進行的第一項實驗是觀察受精鵪鶉蛋胚胎的發育狀況。這些蛋是用太空梭送到和平號上的。一到空間站,它們就被放進培育箱內。在以後的16天內,露西德把這3 0個卵從培育箱內一個一個地拿到4%的伸甲醛溶液中,以固定發育過程中的胚胎,留待日後進行分析。圖5如此神秘的地方原來這樣雜亂無章  這個實驗說起來似乎很簡單,但在微重力環境下卻頗費周折。美國航宇局和俄羅斯安全規則都要求固定液至少要有三層包裝,這是因為,哪怕只有一滴溶液泄漏,都可能飄進宇航員的眼睛或引起嚴重的火災。為了把受精鵪鶉蛋胚胎放進固定液並把它們打開,美國航宇局阿姆斯研究中心的技術人員專門設計了一個由多個裝有安全裝置的透明袋子組成的系統。另外,整個實驗是在一個較大的袋子中進行的,袋子表面配有一副手套,這樣,露西德不打開袋子就可以把手伸進去操作。
阿姆斯研究中心和其他幾個大學的研究人員對受精鵪鶉蛋胚胎進行了分析,他們發現,和平號上胚胎的死亡率為13%,比在地面孵化高出4倍。這是因為空間站上的溫度和放射程度都較高的原因。和平號上接受的平均輻射量相當於每天在地面接受8次X光透視。美國航宇局的科學家認為,如果一名宇航員在軌道上停留上幾年,就會增加致癌的風險。
露西德還參加了在光譜艙的溫室中進行的小麥生長實驗。科學家們想要了解小麥在微重力環境下是怎樣生長和成熟的。這個實驗具有十分重要的潛在應用價值:正在生長的植物可為長期空間飛行提供氧氣和食物。露西德把小麥種子種在有吸收能力的顆粒狀沸石生長床上。在小麥生長過程中,用計算機程序控制光照時間和濕度。宇航員們每天為小麥照相併監視其生長狀況。在規定的時間內,宇航員們把少量正在生長的小麥收割下來,放進固定液中,用於日後在地面進行分析。在播種大約40天後的一個晚上,露西德注意到小麥開始抽穗了,她激動得大喊起來,招呼另兩名宇航員來看。可惜的是,沒等到小麥成熟,露西德就返回了地面。幾個月後,另一名美國宇航員把300多束麥穗帶回地面。遺憾的是,科學家們發現這些麥穗全都是空的。他們懷疑,空間站環境中乙烯含量過低可能會影響花粉的傳授。後來在類似的一次實驗中,宇航員們成功地解決了授粉問題。圖6露西德在操作特製的孵化箱  空間站的微重力環境還為流體物理學和材料科學實驗提供了一個極好的平台。但是空間站本身存在著振動,雖然這種振動很小,小到甚至難以察覺,但卻會影響高敏感性實驗。機組人員的活動和空氣流動也會形成振動。為避免振動影響實驗效果,宇航員們把實驗設備放在由加拿大空間局建造的微重力隔離裝置中。這個裝置的頂端可藉助電磁場自由地浮動。
在對微重力隔離裝置進行了檢查之後,露西德利用它進行了金屬熔化-擴散實驗。她把金屬樣品放進一個專門設計的熔化爐中,讓不同的金屬液體擴散到各個試管中去,之後慢慢地冷卻。研究人員想要確定在沒有對流影響的情況下,熔化了的金屬是怎樣擴散的。在微重力環境中,冷、熱液體或氣體之間不存在對流現象。對實驗結果的分析表明,在空間環境中金屬的擴散速度比在地球上慢得多。在這項實驗中,熔化爐內的一個支架發生了變形,這會影響到實驗的完成。但俄羅斯飛行工程師手到病除,輕而易舉地修復了支架。如果在無人飛行器上進行實驗,要進行類似的修復是不可能的。
在和平號上所做的實驗為未來國際空間站的工程設計提供了有價值的數據。例如,露西德進行的流休物理學實驗結果有助於未來空間站通風和生命保障系統的設計;微重力環境中火焰如何擴散的研究可能會導致空間站上消防措施的改進。類似的事例不勝枚舉。
露西德在飛行中進行了一系列對地觀測。科學家們請求美國航宇局拍攝不同季節、不同光照下的地球照片。海洋學家、地理學家和氣象學家可把這些照片用於他們各自領域的研究中。露西德經常用照相機通過光譜2號艙的觀測窗口拍攝照片。她發現,與太空梭的短期飛行不同,在空間站上6個月的飛行中,她可以看到地球表面四季的變化。3月底她剛到和平號時,北半球高緯度地區還覆蓋著冰雪。幾周后,她看到冰雪開始融化,海面上漂浮著巨大的冰塊。彷彿是一夜之間,北半球的春天就來到了,到處是一片綠色。
露西德還觀察到了地球表面發生的不尋常事件。一天,當空間站飛越蒙古時,露西德看到了滾滾濃煙,好像整個國家都著了火。於是,她向地面人員報告了這一信息。幾天之後,蒙古境內發生大面積森林火災的消息得到了蒙古官方的證實。

5飛行安全

露西德認為,在長時間載人空間飛行中,最需要考慮的不是航天器的技術問題,而是機組人員的組成。露西德這次和平號飛行之所以成功的原因就是她與她的兩位俄羅斯夥伴相處得非常融洽。而他們三人語言、性別和文化背景各異,本來是很容易彼此隔閡的。這是很值得慶幸的。露西德的俄羅斯同伴總是讓露西德加入到他們的談話中。只要條件允許,他們總是一道工作。如果誰犯了錯誤,他們從不互相指責,而是抱著理解的態度加以改正,然後把它忘掉。最重要的是3個人常常一起開懷大笑。
俄羅斯宇航員的出色能力是使露西德總是感到很安全的原因之一。露西德來到和平號時,該站已經在軌運行了10年,是設計壽命的兩倍。與太空梭不同,和平號 不能運回地球修理,所以俄羅斯宇航員要接受維持空間站正常運行的訓練。和平號 上的宇航員會更換髮生故障的部件,並監視對生命保障至關重要的系統。不久,露西德就發現她的同伴們幾乎能修理任何部件。在和平號上儲備著很多備件,而且有的部件在需要的時候會由進步號 貨運飛船送上站來。
和平號 上的機組人員對大多數故障有充分的反應時間。這與太空梭有很大差別。因為太空梭是宇航員們返回地面的唯一途徑,所以一旦太空梭發生了硬體故障,會立刻引起注意。如果機上一個重要設備失靈,要立即修復或提前結束飛行。但空間站則不同,站上有一艘救生飛船:至少有一艘聯盟號 飛船總是停靠在站上。如果硬體發生了故障,並不會危及到機組人員安全返回地面。只要空間站的居住條件不被破壞,機組人員就會分析發生了什麼,通過與控制人員通話修正故障或者找出問題。只有在空間站內著火或壓力迅速下降兩種情況下,和平號 上的機組乘員才必須採取緊急措施。這兩種情況都曾於1997年發生,那時,露西德已離開了空間站。但是機組人員很快修復了故障。
露西德的和平號 之行原定在1996年8月結束,但她返回時乘坐的太空梭由於技術原因推遲6 周起飛。因此她在空間站上的停留時間也相應延長。當她得知這一消息時,她的第一個想法就是 「噢,這不等於我還要在跑步機上再跑一個半月嗎?」但事實擺在眼前,她也不得不堅持下去。由於這一推遲,當新一組俄羅斯機組人員乘聯盟號 來替換她最初的兩位夥伴時,她仍然留在和平號 上。最後,1996年9月26日露西德乘亞特蘭蒂斯號太空梭回到地面。她的這次飛行歷時188天,創造了美國宇航員空間飛行時間最長的紀錄。
談到這次和平號飛行的體會,露西德覺得太空梭/和平號 飛行計劃可為國際空間站提供一些可以借鑒的經驗。首先,宇航員的選擇非常重要。如果機組人員不能一起愉快地工作,這種飛行是很可怕的。第二,太空梭和空間站的飛行時間差別很大,就像100米短跑與馬拉松一樣。在一次典型的為期14天的太空梭飛行中,美國航宇局的地面控制人員把宇航員每時每刻的時間都安排滿任務。而對待長時間飛行的宇航員必須更像對待在地面實驗室工作的科學家那樣。一天中他們有權控制自己的一部分時間。
同樣,當太空梭的機組人員為一次科學飛行接受培訓時,他們要練習每一個程序,直到甚至不用考慮就能夠完成的地步。為國際空間站培養宇航員時就需要有所不同。當一名宇航員在長期飛行中開始一項新的實驗時,距他學習實驗程序的時間可能已經過去了6個月或更長時間了。因此,他還要重新熟悉實驗程序。他們應該多進行技能培訓,而不是各個具體的程序。而且,長期空間飛行還要求宇航員成為地面研究人員的主動合作夥伴。進行實驗的宇航員應對相關的科學知識有所了解,並且能夠就怎樣進行實驗做出判斷。一名能夠在專業上參與實驗的機組人員是一名快樂的機組人員。
6個月的空間飛行結束了,但露西德對飛行中發生的一切仍歷歷在目。她常常想起一件飛行中對她觸動最大的事。那是一個晚上,晚餐之後露西德與兩個異國夥伴飄浮在桌旁一邊喝茶、吃點心,一邊講述著各自童年的故障。不一會兒,大家就意識到在他們的成長過程中都曾面臨過同樣的恐懼:美國與蘇聯之間的戰爭。
學生時代露西德一直生活在對蘇聯的恐懼之中,她和她的同學們在教室內進行躲避炮彈的演習,所有的人都躲在桌子下面,而不用問為什麼。同樣,那時的蘇聯少年也總是擔心美國的炮彈或導彈會在一瞬間摧毀他們的家園。講述完各自童年的故事之後,三名來自幾年前還劍拔駑張的兩個敵對國度的宇航員十分慶幸他們曾經擔心的事情最終並沒有發生。更讓他們高興的是,現在兩個國家化劍為犁,它們的宇航員正和諧而友好地生活在空間站上。
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