本文為《航天史》系列連載文章，本期為第 52 篇
作者：吳京平
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上文書講到，天空實驗室空間站發上去就出了問題。主太陽能電池闆無法展開，電力供應不足，而且保溫層也被撕掉了一大塊，隻得派宇航員上去修理。他們花了足足 5 天時間在地面上的模拟水池裡尋找解決方案。而且要進行大量的訓練，這件事兒并不容易。
他們鑽進了天空實驗室的艙内，從一個科學研究用的出口鑽到了艙外，在這裡，他們舉起了一個遮陽傘，算是擋住了陽光的暴曬，艙内的溫度馬上就從 50 度降到了 30 度，起碼 30 度的溫度還能忍受。
打了個傘的天空實驗室空間站
他們就這麼工作了一段時間，有些實驗勉強可以做，但是大部分耗電量大的實驗完全沒辦法搞。主太陽能闆還沒有打開，隻靠太陽望遠鏡上的那 4 個小太陽能闆供電，電力是完全不夠用的。他們還是需要出艙行走靠人工打開那個太陽能電池闆。本來是兩邊一邊一個，現在有一邊已經被撕掉，不知道飛到哪兒去了，主太陽能電池闆隻剩下了一邊的。
地面上的後備宇航員們也沒閑着，每一組的宇航員都是有後備軍的，地上後備宇航員領頭的是拉塞爾，他執行過阿波羅 9 号的任務。康拉德他們從太空發回了很多照片，他們地面上的這一組人馬就在水池裡複原太空場景，尋找解決方案。
拉塞爾用電話告訴太空裡的康拉德，告訴他怎麼湊出一個 7.5 米上的杆子，在頭上綁上一個剪刀，後邊拉一根線。其實就是組裝了一個長杆的剪枝用的剪刀。他們小心翼翼地把這個鋁合金的杆子伸出去，剪刀也卡到那根黑色的皮帶了。就在這時候，天黑了……
算了，兩個人隻好作罷，隻好爬回來。等着天空實驗室空間站從陰面出來。等到了太陽出來，他們又一次鑽出了軌道站，把安全繩綁好。剪刀一直在咬住黑色皮帶的狀态。科文拉了拉繩子，綁在最前面的那個電線剪刀根本沒動，怎麼拉都不管用。
沒辦法，康拉德隻好自己爬出來。朝着那個剪子爬過去，結果，就在這時候，這個皮帶居然自己就斷了。電池闆的橫梁一下就彈開了，康拉德當時就被彈飛了出去，直接成了“太空飛人”。好在身後拉着一根安全繩呢，要不然就真成了太空人了。康拉德在空間站外邊飄了好一會兒，才慢慢收繩子，飄回了空間站。
彈開的太陽能闆橫梁
但是，太陽能電池闆的橫梁彈開是彈開了，但是隻有 20 度，要打開到 90 度才算合格啊。沒轍，這兩位宇航員隻能繼續手工操作。康拉德把一根繩子綁在帆闆的打開的那一頭。科文站在出艙口，探出半個身子，拉着繩子的一端。使勁一拽，拽不動。因為繩子的角度不太對。康拉德就站在中間，把繩子中段撈起來，往自己肩膀上一扛。繩子的角度就改變了，就容易使上勁兒。而且康拉德自己也能用上點力氣。
兩個人一使勁，直接就把“咔吧”一聲，就把卡住太陽能電池闆的機構給掰斷了。休斯頓的地面控制人員驚奇的發現，主太陽能電池闆開始供電了。再找這二位宇航員，發現他倆又被彈射到太空裡晃蕩去了，太陽能闆打開的一瞬間，這二位就被扔出去了。好在有安全繩拉着，要不然，地球就多了兩顆人性小衛星了。
這二位慢慢縮短繩子，回到了太空站裡。現在電力已經開始恢複，慢慢的上升到了 4000 瓦的供電量。天空實驗室到此為止，算是逐漸恢複了正常。
天空實驗室的環境比此前的飛船都要寬敞
這三個宇航員在太空裡足足居住了 28 天，是此前美國人創下的最長記錄的兩倍。他們在太空裡做了很多的實驗。而且用太陽望遠鏡觀測到了耀斑爆發的情景。也拍了将近 3 萬張照片，也算是收獲頗豐。最後，他們在 6 月份乘坐阿波羅飛船傳回了地面，降落在了加利福尼亞的外海，提康德羅加号就在附近 10 公裡外，很快直升機就趕過來了，把他們帶回了家。在美國人看來，這是第一次有人安全的飛到空間站，然後在安全的回家。蘇聯人的聯盟 11 号飛船出了事故，是以不算數。這個第一次，還是美國人創造的。
美國人趁熱打鐵，又發射了兩批載人飛船到天空實驗室工作。7 月 29 号上去，9 月 25 号下來。在天空實驗室居住了接近 2 個月。11 月份又發射了一艘阿波羅飛船，帶着 3 個宇航員一直居住到了 1974 年的 1 月份。
康拉德在空間站裡洗澡
此後呢，天空實驗室一直就沒有人。因為庫存的幾顆阿波羅飛船已經用的差不多了。天空實驗室計劃從一開始，就是個利用阿波羅計劃剩餘物資的計劃。現在，美國人還剩下一艘阿波羅飛船，這艘飛船後來被大家戲稱為“阿波羅 18”，其實這不是它的真實編号，隻是俗稱而已。後面這艘飛船是要承擔一項非常重要的任務，我們後面再說。
我們單說天空實驗室，NASA 希望天空實驗室能夠堅持到 1979 年，因為按照原定計劃，航天飛機要在 1979 年首飛。如果能和天空實驗室進行對接，那不是挺好的事兒嘛，是以，最後一批宇航員離開天空實驗室的時候，空間站的物資還很充足，氧氣供 1 個宇航員生活 420 天，水足夠供應大半年。哪知道人算不如天算，老天爺是沒給 NASA 這次機會。
總之，科學家們希望天空實驗室在軌工作時間越長越好。盡管是無人狀态，但是那個太陽望遠鏡仍然在源源不斷的發回觀測資料。科學家們發現了一個非常重要的現象，叫做“日冕物質抛射”。
天空實驗室上的太陽望遠鏡拍攝到的日珥爆發
太陽是分為好幾層的，我們看到的光輝燦爛的太陽，其實是太陽的光球層。太陽是個流體構成的球體。溫度非常高，一切物質都已經電離化，成了等離子體，光球層的溫度足有接近 6000K，核心的溫度更是達到了驚人的 1500 萬度。光子從太陽的核心出發，走到太陽的表面居然要走足足的17萬年，就是因為在溫度極高，對流極其複雜的一大坨等離子體内部，光子會和氫原子核發生碰撞，根本沒辦法走直線，就像是穿過擁擠的人群，七拐八彎的走了很多的冤枉路。是以走過的長度遠遠超過了直線距離。
正因為光子走起來是七拐八彎的，就是是走過無數層磨砂玻璃，是以我們看不到太陽内部的情況，隻看到了薄薄的光球層。光球層以外，就是透明的太陽大氣，光子可以暢通無阻。上邊再分成兩層，一層叫色球層，一層叫做日冕層。
太陽的結構
色球層的光非常的暗淡，完全淹沒在了光球層的強光之下。我們要觀測色球層，必須靠窄帶濾光器才行。氫發出的 656.3 納米的光是色球層獨有的，我們隻看這個頻率的光，就能過濾掉色球層的幹擾，看到一個完全不一樣的太陽。
至于日冕層，則是太陽最外層的大氣，這一層延伸到廣袤的宇宙空間，逐漸過渡到真空。在日全食的時候能看到這一層。在高山上，或者是太空裡，也能用日冕儀來制造一個人工日食，看到日冕層。
光球層上最著名的現象就是黑子。黑子其實一點也不黑，隻是溫度比周圍低了一點，黑子的溫度隻有 4500K。我們觀察太陽的時候，總是想辦法用黑玻璃擋光的方式，或者用赫歇爾棱鏡之類的東西來減弱太陽的亮度。等減低到太陽表面不那麼亮了，人眼能接受了，黑子的區域基本上就已經減沒了，成了黑色。我們肉眼看來，就發現了一個大黑點，是以叫黑子。其實呢，黑子比白熱化的鐵水還亮呢。
米粒組織和黑子
光球層你仔細看，其實跟一鍋粥差不多，有大量的米粒組織在不斷地翻騰。别忘了，等離子體是帶電的，太陽又是個流體構成的球。而且還有自轉，赤道上自轉的速度和兩級還不一樣。從内部往上還有對流運動，這些過程不知道要攪起多少旋渦呢。帶電粒子一流動，肯定會攪拌出極其複雜的磁場。太陽上的很多現象都是磁場在後面搗鬼。黑子其實就伴随着強烈的磁場。磁場是有降溫作用的，是以，黑子就比周邊的溫度低一點。
耀斑爆發和黑子也是有關系的。粗略的說，耀斑和黑子的關系有點類似于雲和閃電之間的關系。色球層裡最有意思的現象是日珥，就像是太陽表面長出個圓環，長出個耳朵，這東西也是磁場搗的鬼。
反正太陽大氣有個風吹草動，都有可能引發日冕物質的抛射。太陽就像是打噴嚏一樣，噴出了十幾億噸的帶電粒子。萬一奔着地球這個方向來了，地球就夠受的。大耀斑發出的強紫外線會直接加熱地球的高層大氣，日冕抛射物質是帶電的高能粒子。而且有磁場。通過一連串的連鎖反應，最終還是會使得大氣的溫度升高。
偏偏天空實驗室的太陽望遠鏡拍攝到了耀斑爆發的照片，當時 NASA 也沒意識到這對于空間站意味着什麼。這張照片意味着如果 NASA 不采取措施，天空實驗室命不久矣。
其實近地軌道空間并不是完全沒有空氣，大氣層并沒有明确的邊界，隻是越往上，空氣越是稀薄。天空實驗室所在的軌道高度是 428~438 公裡，在這個高度，大氣層幾乎是感覺不到的。但是如果年頭多了，大氣産生的阻力還是會消耗空間站的能量，軌道高度會越來越低的。而且還是惡性循環，越低，空氣越是稠密，阻力越大，最後就會墜入大氣層燒毀。
是以，要延長空間站的壽命，最好是時不時開發動機推一把。但是天空實驗室沒有大号的發動機，必須靠火箭對接上去，或者是是航天飛機對接上去推一把。
當時大家已經知道太陽是有個 11 年的周期的，也就是大約是每過 11 年，太陽就會出現一次活動高峰，一個明顯的标志就是黑子會變得比較多。可是天空實驗室發射的這幾年，恰好是兩個周期的交界處，預測黑子數量有點困難。
海洋和大氣管理局
太陽活動對地面和衛星軌道都有影響，是以 NASA 有專門的太空天氣研究部門。美國的海洋與大氣管理局也有相關的研究部門，偏巧這兩個機關全都預測錯的了。按照 NASA 的計算，天空實驗室可以堅持到 1983 年。那時候，航天飛機早就成熟了。隻要借助航天飛機的發動機，把天空實驗室往高裡推一把，那就萬事大吉了。哪知道 NASA 完全打錯了如意算盤。
到了 1976 年，新一輪的太陽活動周期拉開了序幕，美國海洋與大氣管理局發現原先預計的資料是錯的，馬上修正了資料。太陽黑子數量比原先預計的要高一倍。照這個預測，太空實驗室最多堅持到 1980 年就撐不住了，肯定會掉進大氣層燒掉。
抛射物質抵達火星的模拟效果
海洋與大氣管理局把這個資料告訴了 NASA，NASA 就當是沒聽見。要不怎麼說，官僚主義害死人啊！當然，NASA 也有自己的想法。他們統計了最近 20 個周期的資料。海洋及大氣管理局隻統計了 13 個，NASA 認為自己的證據更強。但是海洋及大氣管理局之是以舍棄了那7個周期的資料是因為這些資料受到廣泛質疑，這些資料是不準确的。
其實呢，NASA 是揣着明白裝糊塗。馬歇爾航天中心一直想 80 年代重新開機天空實驗室。現在 NASA 沒錢，所有經費都去保障航天飛機項目了，馬歇爾航天中心的人怕萬一天空實驗室要是提前墜落，NASA 高層會調整計劃，幹脆抛棄天空實驗室。那麼馬歇爾太空中心也許就撈不着經費了。隻要天空實驗室這個項目沒有壞消息，那麼一切計劃就不會變，錢還能多拿幾年。
位于阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天中心
NASA 高層其實心裡也有小九九。馬歇爾太空中心報上來一個計劃，那就是做一個遙控推進器，對接在天空實驗室上，幫着推一把，這樣天空實驗室的軌道就能升高。這筆錢已經夾雜在 NASA 的整體經費之中報上去了，就等着國會準許了。萬一國會的老爺們聽說天空實驗室要玩兒完。幹脆破罐子破摔砍了項目，那該如何是好呢？這消息不能讓國會的老爺們知道。
這事兒慢慢的拖到了 1977 年。北美防空司令部找上門來了。人家提醒NASA，快看看你們的天空實驗室吧。原來在軌道上是躺着跑啊，如今怎麼立起來跑啦。
北美防空司令部
北美防空司令部是幹啥的？其實就是為了對付蘇聯的飛彈威脅。從蘇聯發射飛彈攻擊美國的話，最近的辦法是走北極上空過來，先路過加拿大，再到美國。是以，美國就聯合加拿大等等一系列盟國，建立了一個北美防空司令部。專門監視着太空一舉一動，但凡有個不尋常的亮點，他們都神經兮兮的。大家可以往前找找，去聽我前面講的神盾局系列，講到過這個北美防空司令部。
當然，這個部門也有民用項目，比如說每個平安夜，北美防空司令部會追蹤報告聖誕老人的位置，這純粹就是個軍民同樂的噱頭。
“追蹤聖誕老人”
那麼怎麼 NASA 自己沒發現天空實驗室空間站的異常，反倒是北美防空司令部發現了呢？那是 NASA 為了減少裝置損耗，1974 年最後一批宇航員離開天空實驗室的時候，他們順手把亂七八糟的裝置給關了，隻有最基本的通訊系統還開着，NASA 收不到有關姿态的資料。
大家知道頂風騎自行車的時候，最好是趴着點，迎風面積小啊。但凡你身子坐直了，阻力都會大大增加。現在的天空實驗室，就是迎着風坐直的姿态，阻力遠遠大于估計值。好在北美防空司令部給了 NASA 一個面子，沒有大聲喧嘩。畢竟是兄弟部門，大家就不要哪壺不開提哪壺了。
但是，哪怕北美防空司令部不說，等到天空實驗室真的掉下來，那就紙裡包不住火了。NASA 的臉往哪兒放啊，這時候 NASA 真的着急了，召集了一幫工程師來想對策。你早幹什麼去了？
哪知道這時候，蘇聯人湊了個熱鬧，弄得 NASA 是“壓力山大”啊。這是怎麼回事兒呢？我們下次再說。
<h1 class="pgc-h-arrow-right">還不過瘾？看看上文：</h1>
保護罩掉落，空間站内部差點被烤熟？美國天空實驗室如何工作？
NASA醜聞：宇航員也難抵金錢誘惑，高價偷賣“太空”郵票？
地球上最古老岩石多少歲？竟是在月球找到的，是大碰撞産生的嗎？