太阳有多可怕？打个喷嚏就能摧毁地球？天空实验室命不久矣？

　　本文为《航天史》系列连载文章，本期为第 52 篇
　　作者：吴京平
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　　上文书讲到，天空实验室空间站发上去就出了问题。主太阳能电池板无法展开，电力供应不足，而且保温层也被撕掉了一大块，只得派宇航员上去修理。他们花了足足 5 天时间在地面上的模拟水池里寻找解决方案。而且要进行大量的训练，这件事儿并不容易。
　　他们钻进了天空实验室的舱内，从一个科学研究用的出口钻到了舱外，在这里，他们举起了一个遮阳伞，算是挡住了阳光的暴晒，舱内的温度马上就从 50 度降到了 30 度，起码 30 度的温度还能忍受。
　　打了个伞的天空实验室空间站
　　他们就这么工作了一段时间，有些实验勉强可以做，但是大部分耗电量大的实验完全没办法搞。主太阳能板还没有打开，只靠太阳望远镜上的那 4 个小太阳能板供电，电力是完全不够用的。他们还是需要出舱行走靠人工打开那个太阳能电池板。本来是两边一边一个，现在有一边已经被撕掉，不知道飞到哪儿去了，主太阳能电池板只剩下了一边的。
　　地面上的后备宇航员们也没闲着，每一组的宇航员都是有后备军的，地上后备宇航员领头的是拉塞尔，他执行过阿波罗 9 号的任务。康拉德他们从太空发回了很多照片，他们地面上的这一组人马就在水池里复原太空场景，寻找解决方案。
　　拉塞尔用电话告诉太空里的康拉德，告诉他怎么凑出一个 7.5 米上的杆子，在头上绑上一个剪刀，后边拉一根线。其实就是组装了一个长杆的剪枝用的剪刀。他们小心翼翼地把这个铝合金的杆子伸出去，剪刀也卡到那根黑色的皮带了。就在这时候，天黑了……
　　算了，两个人只好作罢，只好爬回来。等着天空实验室空间站从阴面出来。等到了太阳出来，他们又一次钻出了轨道站，把安全绳绑好。剪刀一直在咬住黑色皮带的状态。科文拉了拉绳子，绑在最前面的那个电线剪刀根本没动，怎么拉都不管用。
　　没办法，康拉德只好自己爬出来。朝着那个剪子爬过去，结果，就在这时候，这个皮带居然自己就断了。电池板的横梁一下就弹开了，康拉德当时就被弹飞了出去，直接成了＂太空飞人＂。好在身后拉着一根安全绳呢，要不然就真成了太空人了。康拉德在空间站外边飘了好一会儿，才慢慢收绳子，飘回了空间站。
　　弹开的太阳能板横梁
　　但是，太阳能电池板的横梁弹开是弹开了，但是只有 20 度，要打开到 90 度才算合格啊。没辙，这两位宇航员只能继续手工操作。康拉德把一根绳子绑在帆板的打开的那一头。科文站在出舱口，探出半个身子，拉着绳子的一端。使劲一拽，拽不动。因为绳子的角度不太对。康拉德就站在中间，把绳子中段捞起来，往自己肩膀上一扛。绳子的角度就改变了，就容易使上劲儿。而且康拉德自己也能用上点力气。
　　两个人一使劲，直接就把＂咔吧＂一声，就把卡住太阳能电池板的机构给掰断了。休斯顿的地面控制人员惊奇的发现，主太阳能电池板开始供电了。再找这二位宇航员，发现他俩又被弹射到太空里晃荡去了，太阳能板打开的一瞬间，这二位就被扔出去了。好在有安全绳拉着，要不然，地球就多了两颗人性小卫星了。
　　这二位慢慢缩短绳子，回到了太空站里。现在电力已经开始恢复，慢慢的上升到了 4000 瓦的供电量。天空实验室到此为止，算是逐渐恢复了正常。
　　天空实验室的环境比此前的飞船都要宽敞
　　这三个宇航员在太空里足足居住了 28 天，是此前美国人创下的最长记录的两倍。他们在太空里做了很多的实验。而且用太阳望远镜观测到了耀斑爆发的情景。也拍了将近 3 万张照片，也算是收获颇丰。最后，他们在 6 月份乘坐阿波罗飞船返回了地面，降落在了加利福尼亚的外海，提康德罗加号就在附近 10 公里外，很快直升机就赶过来了，把他们带回了家。在美国人看来，这是第一次有人安全的飞到空间站，然后在安全的回家。苏联人的联盟 11 号飞船出了事故，所以不算数。这个第一次，还是美国人创造的。
　　美国人趁热打铁，又发射了两批载人飞船到天空实验室工作。7 月 29 号上去，9 月 25 号下来。在天空实验室居住了接近 2 个月。11 月份又发射了一艘阿波罗飞船，带着 3 个宇航员一直居住到了 1974 年的 1 月份。
　　康拉德在空间站里洗澡
　　此后呢，天空实验室一直就没有人。因为库存的几颗阿波罗飞船已经用的差不多了。天空实验室计划从一开始，就是个利用阿波罗计划剩余物资的计划。现在，美国人还剩下一艘阿波罗飞船，这艘飞船后来被大家戏称为＂阿波罗 18＂，其实这不是它的真实编号，只是俗称而已。后面这艘飞船是要承担一项非常重要的任务，我们后面再说。
　　我们单说天空实验室，NASA 希望天空实验室能够坚持到 1979 年，因为按照原定计划，航天飞机要在 1979 年首飞。如果能和天空实验室进行对接，那不是挺好的事儿嘛，所以，最后一批宇航员离开天空实验室的时候，空间站的物资还很充足，氧气供 1 个宇航员生活 420 天，水足够供应大半年。哪知道人算不如天算，老天爷是没给 NASA 这次机会。
　　总之，科学家们希望天空实验室在轨工作时间越长越好。尽管是无人状态，但是那个太阳望远镜仍然在源源不断的发回观测数据。科学家们发现了一个非常重要的现象，叫做＂日冕物质抛射＂。
　　天空实验室上的太阳望远镜拍摄到的日珥爆发
　　太阳是分为好几层的，我们看到的光辉灿烂的太阳，其实是太阳的光球层。太阳是个流体构成的球体。温度非常高，一切物质都已经电离化，成了等离子体，光球层的温度足有接近 6000K，核心的温度更是达到了惊人的 1500 万度。光子从太阳的核心出发，走到太阳的表面居然要走足足的17万年，就是因为在温度极高，对流极其复杂的一大坨等离子体内部，光子会和氢原子核发生碰撞，根本没办法走直线，就像是穿过拥挤的人群，七拐八弯的走了很多的冤枉路。所以走过的长度远远超过了直线距离。
　　正因为光子走起来是七拐八弯的，就是是走过无数层磨砂玻璃，所以我们看不到太阳内部的情况，只看到了薄薄的光球层。光球层以外，就是透明的太阳大气，光子可以畅通无阻。上边再分成两层，一层叫色球层，一层叫做日冕层。
　　太阳的结构
　　色球层的光非常的暗淡，完全淹没在了光球层的强光之下。我们要观测色球层，必须靠窄带滤光器才行。氢发出的 656.3 纳米的光是色球层独有的，我们只看这个频率的光，就能过滤掉色球层的干扰，看到一个完全不一样的太阳。
　　至于日冕层，则是太阳最外层的大气，这一层延伸到广袤的宇宙空间，逐渐过渡到真空。在日全食的时候能看到这一层。在高山上，或者是太空里，也能用日冕仪来制造一个人工日食，看到日冕层。
　　光球层上最著名的现象就是黑子。黑子其实一点也不黑，只是温度比周围低了一点，黑子的温度只有 4500K。我们观察太阳的时候，总是想办法用黑玻璃挡光的方式，或者用赫歇尔棱镜之类的东西来减弱太阳的亮度。等减低到太阳表面不那么亮了，人眼能接受了，黑子的区域基本上就已经减没了，成了黑色。我们肉眼看来，就发现了一个大黑点，所以叫黑子。其实呢，黑子比白热化的铁水还亮呢。
　　米粒组织和黑子
　　光球层你仔细看，其实跟一锅粥差不多，有大量的米粒组织在不断地翻腾。别忘了，等离子体是带电的，太阳又是个流体构成的球。而且还有自转，赤道上自转的速度和两级还不一样。从内部往上还有对流运动，这些过程不知道要搅起多少旋涡呢。带电粒子一流动，肯定会搅拌出极其复杂的磁场。太阳上的很多现象都是磁场在后面捣鬼。黑子其实就伴随着强烈的磁场。磁场是有降温作用的，所以，黑子就比周边的温度低一点。
　　耀斑爆发和黑子也是有关系的。粗略的说，耀斑和黑子的关系有点类似于云和闪电之间的关系。色球层里最有意思的现象是日珥，就像是太阳表面长出个圆环，长出个耳朵，这东西也是磁场捣的鬼。
　　反正太阳大气有个风吹草动，都有可能引发日冕物质的抛射。太阳就像是打喷嚏一样，喷出了十几亿吨的带电粒子。万一奔着地球这个方向来了，地球就够受的。大耀斑发出的强紫外线会直接加热地球的高层大气，日冕抛射物质是带电的高能粒子。而且有磁场。通过一连串的连锁反应，最终还是会使得大气的温度升高。
　　偏偏天空实验室的太阳望远镜拍摄到了耀斑爆发的照片，当时 NASA 也没意识到这对于空间站意味着什么。这张照片意味着如果 NASA 不采取措施，天空实验室命不久矣。
　　其实近地轨道空间并不是完全没有空气，大气层并没有明确的边界，只是越往上，空气越是稀薄。天空实验室所在的轨道高度是 428~438 公里，在这个高度，大气层几乎是感觉不到的。但是如果年头多了，大气产生的阻力还是会消耗空间站的能量，轨道高度会越来越低的。而且还是恶性循环，越低，空气越是稠密，阻力越大，最后就会坠入大气层烧毁。
　　所以，要延长空间站的寿命，最好是时不时开发动机推一把。但是天空实验室没有大号的发动机，必须靠火箭对接上去，或者是是航天飞机对接上去推一把。
　　当时大家已经知道太阳是有个 11 年的周期的，也就是大约是每过 11 年，太阳就会出现一次活动高峰，一个明显的标志就是黑子会变得比较多。可是天空实验室发射的这几年，恰好是两个周期的交界处，预测黑子数量有点困难。
　　海洋和大气管理局
　　太阳活动对地面和卫星轨道都有影响，因此 NASA 有专门的太空天气研究部门。美国的海洋与大气管理局也有相关的研究部门，偏巧这两个单位全都预测错的了。按照 NASA 的计算，天空实验室可以坚持到 1983 年。那时候，航天飞机早就成熟了。只要借助航天飞机的发动机，把天空实验室往高里推一把，那就万事大吉了。哪知道 NASA 完全打错了如意算盘。
　　到了 1976 年，新一轮的太阳活动周期拉开了序幕，美国海洋与大气管理局发现原先预计的数据是错的，马上修正了数据。太阳黑子数量比原先预计的要高一倍。照这个预测，太空实验室最多坚持到 1980 年就撑不住了，肯定会掉进大气层烧掉。
　　抛射物质抵达火星的模拟效果
　　海洋与大气管理局把这个数据告诉了 NASA，NASA 就当是没听见。要不怎么说，官僚主义害死人啊！当然，NASA 也有自己的想法。他们统计了最近 20 个周期的数据。海洋及大气管理局只统计了 13 个，NASA 认为自己的证据更强。但是海洋及大气管理局之所以舍弃了那7个周期的数据是因为这些数据受到广泛质疑，这些数据是不准确的。
　　其实呢，NASA 是揣着明白装糊涂。马歇尔航天中心一直想 80 年代重启天空实验室。现在 NASA 没钱，所有经费都去保障航天飞机项目了，马歇尔航天中心的人怕万一天空实验室要是提前坠落，NASA 高层会调整计划，干脆抛弃天空实验室。那么马歇尔太空中心也许就捞不着经费了。只要天空实验室这个项目没有坏消息，那么一切计划就不会变，钱还能多拿几年。
　　位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天中心
　　NASA 高层其实心里也有小九九。马歇尔太空中心报上来一个计划，那就是做一个遥控推进器，对接在天空实验室上，帮着推一把，这样天空实验室的轨道就能升高。这笔钱已经夹杂在 NASA 的整体经费之中报上去了，就等着国会批准了。万一国会的老爷们听说天空实验室要玩儿完。干脆破罐子破摔砍了项目，那该如何是好呢？这消息不能让国会的老爷们知道。
　　这事儿慢慢的拖到了 1977 年。北美防空司令部找上门来了。人家提醒NASA，快看看你们的天空实验室吧。原来在轨道上是躺着跑啊，如今怎么立起来跑啦。
　　北美防空司令部
　　北美防空司令部是干啥的？其实就是为了对付苏联的导弹威胁。从苏联发射导弹攻击美国的话，最近的办法是走北极上空过来，先路过加拿大，再到美国。所以，美国就联合加拿大等等一系列盟国，建立了一个北美防空司令部。专门监视着太空一举一动，但凡有个不寻常的亮点，他们都神经兮兮的。大家可以往前找找，去听我前面讲的神盾局系列，讲到过这个北美防空司令部。
　　当然，这个部门也有民用项目，比如说每个平安夜，北美防空司令部会追踪报告圣诞老人的位置，这纯粹就是个军民同乐的噱头。
　　＂追踪圣诞老人＂
　　那么怎么 NASA 自己没发现天空实验室空间站的异常，反倒是北美防空司令部发现了呢？那是 NASA 为了减少设备损耗，1974 年最后一批宇航员离开天空实验室的时候，他们顺手把乱七八糟的设备给关了，只有最基本的通讯系统还开着，NASA 收不到有关姿态的数据。
　　大家知道顶风骑自行车的时候，最好是趴着点，迎风面积小啊。但凡你身子坐直了，阻力都会大大增加。现在的天空实验室，就是迎着风坐直的姿态，阻力远远大于估计值。好在北美防空司令部给了 NASA 一个面子，没有大声喧哗。毕竟是兄弟部门，大家就不要哪壶不开提哪壶了。
　　但是，哪怕北美防空司令部不说，等到天空实验室真的掉下来，那就纸里包不住火了。NASA 的脸往哪儿放啊，这时候 NASA 真的着急了，召集了一帮工程师来想对策。你早干什么去了？
　　哪知道这时候，苏联人凑了个热闹，弄得 NASA 是＂压力山大＂啊。这是怎么回事儿呢？我们下次再说。
　　还不过瘾？看看上文：
　　保护罩掉落，空间站内部差点被烤熟？美国天空实验室如何工作？
　　NASA丑闻：宇航员也难抵金钱诱惑，高价偷卖＂太空＂邮票？
　　地球上最古老岩石多少岁？竟是在月球找到的，是大碰撞产生的吗？