世界当代科技史-第25章
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前景洞若观火。欧洲空间局用10年时间，耗资10亿美元，研制成大型组合
式空间站“空间实验室1号”，1983年11月由美国的“哥伦比亚号”航天
飞机将它送入太空。这个空间站是按“模块式”的结构设计的，各部件可灵
活地搭配组合，并可多次重复使用。在实验室中将进行由法国、原联邦德国、
奥地利、比利时、丹麦、西班牙等14个欧洲国家提出的70多项科学探测和
实验，包括天文学、太阳物理、等离子物理、大气物理、宇宙医学、宇宙生
物学、地球观测和空间加工8个方面。
至1992年底，全世界一共发射了11个空间站，其中原苏联8个，美国
3个，欧洲1个。经过20多年的空间站实践，人们对它的认识逐步明确，空
间站的功能日臻完善。它既是多学科实验室，又是载人的人造卫星。空间站
将是今后一段时间里航天器发展的重点。它将使人类活动领域由陆地、海洋
和空中扩大到宇宙空间，并将引起人类社会各个方面的重大变化。
（2）星际探测
星际探测器技术是另一项尖端技术。星际探测器既可以沿固定轨道围绕
某星体运行，也可以用自身动力向其他星体前进，并能在星体上着陆。这要
求有动力巨大的运载系统，极高水平的自动调节和控制系统。
星际探测的第一个目标是月球。1959年1月，原苏联发射的“月球1号”
探测器飞越月球。同年2月，“月球2号”撞落在月球上。10月，“月球3
号”绕过月球，拍摄下月球背面的第一张照片。60年代初，从“月球5号”
至“月球8号”，试图在月球软着陆的飞行均未获成功。1966年1月3日，
“月球9号”才实现在月球软着陆。1966年4月3日，“月球10号”第一
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次成功地围绕月球运转。
美国在星际探测方面也比原苏联慢了半步。1959年3月，美国的第一颗
探测器“先驱者4号”飞越月球。“测距者7号”到“测距者9号”于1964
年3月至1965年7月绕月飞行，并拍摄了数千张月球表面的照片。1966年6
月，美国实现了月球软着陆计划。1966年8月，美国的“月球轨道器1号”
进入了环绕月球的轨道。
到1972年，原苏联发射了20个“月球”系列探测器。有的曾在月球降
落，采集标本后返回地球。美国也发射了5个“月球轨道器”、7个“勘测
者”，对月球进行了大量的科学研究，为“阿波罗登月计划”打下了基础。
对行星的探测从离地球较近的金星和火星开始。1961年2月，原苏联发
射的“金星1号”首次在距金星10万公里处飞过。1962年8月，美国发射
了“水手2号”，12月14日，首次在距金星3。4万公里处掠过，对金星做
了42分钟的考察。1965年11月，原苏联又发射了“金星2号”和“金星3
号”。“金星2号”于1966年2月从金星2。5万公里高空飞过。“金星3
号”于3月1日进入了金星的大气层。1967年6月，原苏联的“金星4号”
和美国的“水手5号”分别于12日和14日升空。“金星4号”分离为着陆
器和轨道器两部分。着陆部分重380千克，于10月18日利用降落伞落在金
星上，并向地球发回了1小时38分的数据。“水手5号”在距金星4000公
里处飞越，对金星的大气成分和磁场进行了观测。到1975年，原苏联已发射
了10个金星探测器。“金星7号”、“金星9号”和“金星10号”也曾在
金星软着陆，着陆器和轨道器从不同地点、高度和方位发送回大量有关金星
的资料。1989年5月5日，“麦哲仑号”金星探测器由美国的“阿特兰蒂斯
号”航天飞机送上太空。它于1990年8月到达金星，用合成孔径雷达对金星
表面进行了探测。从获得的图像中，可以清晰地辨认出断层、火山熔岩流、
火山口、高山、峡谷和陨石坑。
对火星的探测与金星探测同时进行。原苏联于1962年1月发射“火星1
号”，但未到达目的地。美国的“水手4号”于1964年11月发射，第二年
7月从约1万公里处飞越火星，拍摄了20多张照片，成为第一个成功的火星
探测器。1971年，美国发射了2个火星探测器“水手8号”和“水手9号”，
原苏联发射了“火星2号”和“火星3号”。“火星3号”使其中的一组仪
器软着陆。1975年，美国发射的“海盗1号”和“海盗2号”分别于1976
年6月和8月飞达火星附近。各探测器分成着陆器和轨道器两部分，送回了
关于火星的大量资料，为人类未来登上火星提供了基本依据。此外，在两处
着陆点都没有发现生命存在。
1973年，美国发射了第一个水星探测器“水手10号”，发回了有关水
星和金星的8000多张照片及其他资料。
科学家们认为，太阳系行星的卫星中，木卫3和土卫6可能正在形成生
命。1972年和1973年，美国发射了“先驱者10号”和“先驱者11号”。
其主要任务是探测木星，然后飞越土星和冥王星，飞出太阳系。两艘飞船上
各有一只金属问候卡，上面刻有地球人、氢分子结构、14颗脉冲星及太阳系
的位置等。1979年9月，“先驱者11号”探测器在与土卫6相距35。6万公
里处拍摄了它们照片。由于“先驱者”对木星的探测距离较远，获得的资料
较少，图像清晰度也较差。所以仍有许多奥秘不得而知。1989年10月，美
国的“阿特兰蒂斯”航天飞机发射了“伽利略号”木星探测器，预计1995
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年12月可达木星。它将围绕木星飞行11圈，进行2年的考察，并考察它的
4个大卫星。“伽利略号”将会获得更多的有关木星的资料。
1977年8月20日和9月5日，美国发射了“旅行者2号”和“旅行者1
号”，对木星、土星、天王星和海王星进行联测，然后飞出太阳系。两个“旅
行者”带有11种科学实验仪器，将探测研究宇宙射线、磁场、等离子体波等。
它们各带有一套关于人类信息的记录唱片装置，即“地球之音”。唱片开头
是用编码解释的116幅代表地球景色和事物的图画，包括地球在银河系中的
位置、脱氧核糖核酸、染色体、人体、太阳、山河海洋、动物植物、万里长
城等。唱片中还有35种自然界的音响、美国总统和联合国秘书长的问候信和
60多种语言的问候词，以及27首世界名曲，其中有我国的古典乐曲《高山
流水》。“旅行者”带着这“地球之音”，将到茫茫宇宙中寻觅知音。1979
年3月和7月，它们分别到达第一站木星，首先观测了木星光环，还发现了
木星的3颗新卫星。1980年11月和1981年8月，两个“旅行者”分别飞临
土星，对土星光环和9颗卫星进行了观测。然后两个“旅行者”分道扬镳。
“旅行者1号”径直飞向太阳系外。“旅行者2号”1986年飞临天王星，发
现它的另外10颗卫星，并发现它至少有20条环。1989年“旅行者2号”飞
到距海王星4800公里的最近点。8月25日晚，美国转播了它从72亿公里之
遥发回的一幅幅神奇的照片。亿万观众兴致勃勃地从电视中欣赏遥远太空的
壮丽景观，看到了海王星及其8颗卫星和5条光环。整个实况转播长达7个
小时。7个国家的130位科学家也同时在宇航局的荧屏上观看了这一盛况。
如今，“旅行者2号”已飞离太阳系。12年来，两个“旅行者”共发回10
万多张照片，获得的资料是无价的。
3。航天飞机的发展
航天飞机是一种先进的宇航运载工具。它将火箭、宇宙飞船和飞机的技
术有机结合在一起，能像火箭那样垂直发射，像飞船一样变轨，象飞机一样
水平着陆。每架航天飞机至少可以重复使用100次。与一次性使用的运载火
箭相比，航天飞机的经济性是极有吸引力的。
早在20世纪初，与火箭理论发展的同时，就有人设想制造可重复使用的
运载工具。到60、70年代，人们才感到研制多次使用的廉价运载工具的迫切
性。60年代末，洲际导弹、载人登月和大型喷气客机等技术已经成熟，研制
航天飞机已成为可能。
美国于1968年开始讨论航天飞机的方案。经过对多种方案的分析比较和
选择，1970年7月正式研制航天飞机。此后方案又多次修改，直到1976年2
月才基本确定。1981年4月12日，美国制造的世界上第一架航天飞机“哥
伦比亚号”首航成功。这标志着空间技术在80年代取得了重大突破，是继“阿
波罗”飞船后空间飞行器发展的又一里程碑。
“哥伦比亚号”航天飞机包括3个主要部分：轨道器、助推火箭和推进
剂外贮箱，总长度56米，起飞重量达2000吨。轨道器可以载人和有效载荷，
后段有3台使用液体燃料的主发动机。经过4次试飞后，1982年11月“哥
伦比亚号”航天飞机载着宇航员在太空将两颗卫星发射到地球同步轨道上，
从而开创了空间商业性运输的时代。
美国第一批航天飞机有5架。 1981年4月至1986年1月，航天飞机共
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飞行25次，发射了28颗人造地球卫星和2个空间实验室，俘获了3颗运转
不正常的卫星，进行了大量科学研究。
1986年1月28日，“挑战者号”航天飞机在第10次起飞后1分多种发
生爆炸，7名宇航员 （其中2名女宇航员）不幸罹难。这是宇航史上损失最
为惨重的一场灾难。使美国的航天飞机计划遭受重大挫折。木星探测器“伽
利略号”和“哈勃”太空望远镜都被迫推迟几年发射。
航天飞机采用火箭助推器动力升空。火箭燃料是易爆的。在对“挑战者
号”进行事故调查分析后，美国对航天飞机结构作了重大改进。1988年9月，
美国的“发现号”航天飞机再返太空，机上载有5名宇航员，4天后安全返
回。但是美国只依靠航天飞机作为运载工具，在空间发射市场已经受到欧洲
空间局、原苏联和中国的挑战。因此美国正在调整未来的空间技术计划，试
图发展新型的运载工具。
原苏联经历10多年的研制，耗资100多亿美元，于1988年11月发射了
自己的第一架航天飞机“暴风雪号”。在太空飞行3小时后，“暴风雪号”
安全返航。它的首航成功，结束了原苏联没有航天飞机的时代。由于借鉴了
美国航天飞机的设计并有所创新，“暴风雪号”在设计上某些方面优于美国
的航天飞机，着陆的安全可靠性更强。
未来宇航运载工具的发展方向是空天飞机 （航空航天飞机）。它利用航
空发动机和火箭发动机作动力进入地球轨道，可以在普通机场跑道上起飞、
着陆，实现单级入轨，可重复使用，发射费用低于航天飞机。正在研究中的
空天飞机有英国的“霍托尔号”，计划90年代末试飞，2000年以后实现载
人飞行。德国研制的“桑格尔号”是两级空天飞机，有驮运机和轨道器两部
分。装有喷气发动机的驮运机把轨道器送到30公里高、速度达6倍音速时，
轨道器与驮运机分离，火箭发动机点燃，加速到25倍音速，把轨道器送入太
空。美国、日本也在研制空天飞机，并设想未来用它作为民用运输机。空天
飞机是一种先进的、理想的宇航运载工具。经过科学家和工程师们的不断努
力，预计下一世纪，人们将会乘坐空天飞机在太空遨游。
4。海洋调查技术
在海洋工程中，最先发展起来的是海洋调查技术。自19世纪70年代英
国的“挑战者号”调查船环球航行考察起，人们对海洋进行科学考察已有100
余年历史。但大规模、系统地对全世界海洋进行调查始于本世纪60年代，只
有30年左右。当代海洋调查着重于探测海洋资源的储量、分布和利用前景，
监测海洋环境、变化过程及其规律。随着当代高科技成果的应用，海洋调查
已形成海面、水下、空中的立体调查系统，使用的调查手段有科学考察船、
自动浮标站、各种潜水器、飞机和卫星等。
（1）海洋调查船
继英国“挑战者号”1872—1876年的海洋调查后，1888—1920年间美国
的“信天翁号”探测了东太平洋。1927年，德国的“流星号”探测船对南大
西洋全面调查，首次使用电子探测仪器测量了海洋深度。第二次世界大战期
间，各国出于军事需要，对海洋的调查研究非常重视，海洋调查船数量迅速
增加。
本世纪60年代以前的海洋调查船，设备简单，测量精度不高，难以满足
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军事、海洋科学和海洋开发的需要。60年代以后，许多海洋国家都建造了专
门的科学考察船。1973年，原联邦德国建造了“探险者号”海洋调查船。船
长72。6米，船上设有实验室和多种专用设备，专门从事海洋地质和地球物理
研究。美国将52000吨的“格格玛·勘探者号”打捞船改装成海洋采矿试验
的调查船，从1968年到1983年实施了“深海钻探计划”。它在15年中完成
96船次，累积航程达60万公里，在海洋上钻井1092口，取得岩心95000米，
为高精度的古气候学和古海洋学研究提供了宝贵资料。70年代后，尽管飞
机、卫星等先进手段用于海洋考察，但科学调查船数量仍迅速增长。70年代
初有800多艘，到80年代初增至1600艘。60年代以来，科学调查船性能日
臻完善。它能在风浪中进行定点、定线的调查观测和在水中、海底取样，具
有良好的适航性和机动性。到80年代，调查船一般都能在7级甚至9级海浪
条件下正常作业；停休时间大大缩短；还能靠近水下障碍物或在狭窄水域中
航行。海洋调查船还采用了新的导航系统，可以进行全天候导航。
中国从70年代末大力发展海洋调查技术。到80年代末，中国拥有各种
调查船165艘，总吨位约15万吨，居世界第4位。“向阳红10号”、“实
验3号”、“海洋3号”、“奋斗7号”等都是比较先进的调查船。大型综
合远洋调查船“向阳红10号”总长156。2米，宽20。6米，排水量为13000
吨。船上设有远距离通信系统和卫星导航定位系统，有气象火箭发射系统，
还有载直升飞机的甲板。船上有各种实验室和计算机室80余间，有测风，测
雨雷达，卫星云图接收、气象传真等设备。1985年，“向阳红10号”与其
他舰船配合进行了南极考察，并建成了中国南极长城站。中国海洋调查船虽
然发展迅速，但大型现代化的船数量少，性能还需进一步提高。
从50年代末开始，海洋调查方式由各国的单船调查发展到多国的联合调
查。1957—1962年的联合海洋考察，调查范围遍及各大洋，调查
