1961年4月12日，尤里 · 加加林首次进入宇宙环球飞行，至今已有二十年了。目前，苏联正在从事一项雄心勃勃的宇宙飞行计划，即研制载人的空间站，有人把这种空间站称为提供了“人类通向宇宙的大道”。

“礼炮号”空间站——成功的内幕

“礼炮号”空间站的研制工作始于1970年。当时、宇宙飞行器的会合和对接问题已获解决。1971年4月发射了第一个“礼炮号”空间站，在轨道上持续运行了大约6个月，其主要目的是为了验证基本的设计构思。实践证明它的设计原理是正确的，尽管最初出现了一些问题和挫折，但在七十年代还是相继发射了另外5个“礼炮号”空间站，其中最后一个极为成功。

早期的“礼炮号”的飞行试验证明，每个宇航员在轨道空间站工作期间，每天将需要10公斤的消费品才能维持生命。此外，还需要携带必备的推进剂才能实行空间站的姿态控制和轨道调整。显然，如果要连续进行两年的载人飞行的话，这种空间站将不得不携带至少20吨的上述物资。这个重量超过了“礼炮6号”的自重，因此毫无疑问是做不到的。

后来，在“礼炮号”的设计基础上，研制成功了“进步号”不载人运货飞船，上述问题得到了解决，从而有可能延长“礼炮号”的留空飞行时间。“进步号”和“礼炮6号”的研制工作都始于1973年。“礼炮6号”对它的前身的发动机系统进行了较大的重新设计，在其后部外加了一个停靠舱，以便容纳载人的“联盟号”飞船（最近已发展为更先进的“联盟号”运输飞船）或不载人的“进步号”运货飞船。自从1977年9月发射“礼炮6号”以来，它已在外层空间运行了三年半之久，宇航员的连续留空时间也已分别达96、140、175和185天。由此显示了苏联在宇宙空间技术方面取得了成功，并证明了这种飞船作为轨道研究工具的价值。

“联盟22号”飞船——遥感技术的里程碑

“礼炮6号”上的宇航员花费了60%的工作时间从事地球及其大气的研究，这些研究是用肉眼观察或借助苏联、民主德国及保加利亚研制出的光学仪器进行的，获得了一万多张多光谱照片。

加加林是箄一个从地球轨道上鸟瞰大地的人，但他看到的只是一片奇丽的风光。现在，“礼炮号”乘员却能借助多光谱照相机和其他仪器对地球进行周密地观察和研究，从而不断提供极有价值的情报资料。只要操作人员高度戒备着去辨认新的未预测的现象，进而分析这些现象并按实际情况作出原先未安排的决定、那么他们在轨道上对地球进行的观察和研究其效果比最先进的陆上地面设备还要优越。

1976年9月，在“联盟22号”飞行中，苏联的遥感技术取得了重大突破。在该飞船上，第一次使用了民主德国制造的MKF-6六波段多光谱照相机，效果很好。此后，苏联科学院和民主德国科学院联合出版了一本大型的书籍，详细记述了这次飞行。书中印有这两个国家的许多地区的彩色照片，它们是这次飞行中进行遥感实验的某些结果。照片经辨认后发现了一些前所未知的事物。例如贝加尔湖（Baikal）的照片表明了它的新的裂缝带以及塞林格河（Selenga）流入湖中而形成的悬浮物等。

地球研究的新特点

在“礼炮号”空间站上，苏联使用了更新式的MKF-6 M照相机和其他先进设备，因此遥感技术取得了新的进展。1981年初，苏联以英语创办了一份新杂志《从宇宙研究地球》，该杂志专门介绍苏联遥感技术的成果并对此进行详细分析。

某些专家认为：轨道遥感正在获得如此大量的极为重要的新资料，以致使地球科学的研究进入了新阶段。但是在二十年前加加林首次航天成功后，曾预见到这种可能性的科学家却寥寥无几。轨道遥感还不仅是一门具有个别深远意义的科学。从宇宙空间定期观察大范围的地球表面，已经揭示了大量的新现象，并为其他一些现象的动力学研究提供了独特的工具。此外，一旦宇宙飞船进入轨道，它们的工作费用，对于大体相同的作业来说，将比地面上的辅助设施的维护保养费用少得多。因此，苏联科学家预言，如果使用了轨道遥感设施，每年将节省数亿卢布的开支。

在地球的遥感研究中所取得的最重大进展之一就是它具有“整体效果”，即在宇宙空间可以把看到的地球表面的个别特征，综合成一个完整的模型，该模型有助人们作出科学的解释。宇宙空间所具备的优越地理位置，为人们展示了人迹难到的干燥的陆地和浩瀚的海洋的图景，还可以同时观察地球大气、地球水面以及植物生长等瞬间发生的现象。过去，科学家只能一般性地来描述以上事实；现在，却有可能对此进行精确的定性和定量的评价，这无疑是很大的进步。

“宇宙工厂”的尝试

除了大量的从事地球研究外，在宇宙飞船上还开展了工业生产的可能性的探索。后者是飞船的第二项使命。到目前为止，已经证实建立“宇宙工厂”是可行的，这一设想最早是由俄国的宇航先驱者齐奥尔科夫斯基在1926年首先提出的。

1969年，“联盟6号”的宇航员第一次在宇宙中进行了材料的加工实验。以后，该项工作先后在苏联的各类其他航天器及探测火箭上进行过，还在“天空实验室”（1973 - 1974）、苏美“阿波罗—联盟号”联合飞行器（1975），以及“礼炮4号”和“礼炮5号”上进行过。但是，自从1977年以来，只有“礼炮6号”才在“宇宙工厂”方面取得了显著的进展。

零重力物理学

开设“宇宙工厂”的可能性，只有在零重力物理学的基础上才能实现。因为在零重力或微重力的情况下，物质具有很独特的性质。

因此，自七十年代初以来，苏联一直在进行大量的科学研究，以便充实在宇宙空间加工材料的理论原理，其中包括流体静力学的应用、在零重力和微重力下的表面张力效应、对流过程、宇宙空间中的热量传递和质量传递以及有关结晶的重力效应等。

最近，苏联科学院机械问题研究所精确地进行了宇宙空间加工工艺的模拟试验，取得了一定的成功。该项试验可用来收集加工过程中的关键要素，特别是：（a）研究零重力对材料产生何种影响的更先进的样机结构；（b）研究各种特种的加工样机，这种样机应考虑到加工过程中物质的几何形状、边界条件及各种性质。

材料加工的成果正在扩大

迄今“礼炮号”宇航员进行的实验业已证实，在微重力环境中所生产的各种材料（有机物或无机物）其质量大大有所改善，这一点对金属和合金、半导体、光学玻璃和陶瓷以及医药制品来说更是如此。所以苏联科学家认为在宇宙空间进行生产将具有重大的经济效益。

就冶炼金属而言，早在1978年“礼炮6号 - 联盟号”轨道对接体上就成功地进行了生产铝钨复合材料的实验，而在微重力下制备不相混溶的合金方面取得了更大的成果。后者在地面上是难以制得的，因为其组分密度不同而易于熔析。轨道实验表明，在微重力环境中它们却不难制得，因为微弱的重力能使合金组分生成均匀的液体，只要温度高到足以使它们的溶解度大大增加。后来，在地面对这种宇宙空间生产的合金进行了测试，证明它们具有高的强度、良好的耐磨性以及其他极有价值的性质。在“礼炮6号 - 联盟号”轨道对接体上还进行了制备超导电材料的试验，其中包括用液态锗来充填多孔的钼。

到目前为止，半导体材料一直是苏联的宇宙空间材料实验的主要对象，这是因为当前世界上广泛预言着所谓的“微型加工器革命”，即用料体积小、重量轻；此外，也因为半导体的许多性质显著地依赖于它们的生产技术，尤其是重力影响着半导体的许多工艺过程。所以苏联以半导体材料作为宇宙加工的重点是不难理解的。

在单晶的成长过程中，原料分散的均匀性易受重力的影响。在微重力下，有害的重力熔析可以大大减少，从而使晶体正常地成长。而且业已发现，液相中没有对流存在，这样就能使整个液相的温度场保持稳定，由此减少了微溶析作用（即生成薄层或枝晶）；而接近晶体成长表面的较大的温度梯度却有助于生成更稳定的结晶面。上述一切及其他一些因素（如在气相中没有对流作用、可以利用宇宙中的高真空等）能改进晶体的结构和均匀性，并能大大提高产品的质量。

“礼炮6号”上制造出的单晶锗板，经分析表明其杂质的分布不均匀性已从12%大大降低到2%，错位密度也从10⁵/平方厘米减少到10²/平方厘米。在飞船上，苏联还生产了砷化锗这样的半导体，取得了满意的成果，因为它是用于光电装置和微波装置中的基本原料。另一种重要的半导体碲化镉汞看来也能在飞船上生产，它在红外测试仪器中具有很高的价值。

将来的趋势

在宇宙空间冶炼金属（特别是生产半导体）所取得的成就，预示着今后可以向此领域的深度和广度继续进军。

可以预料，在研究设备方面，今后一定会有相当大的进展。1980年末，三名苏联宇航员乘坐新型的“联盟T-3号”运输飞船飞向“礼炮6号”时，在宇宙空间首次应用了全息照相术。莫斯科钢铁和合金研究所把该一技术应用到金相研究上，使苏联在此领域内一度处于领先地位。为了满足研究工作的需要，莫斯科物理技术研究所已设计出一种全新的小型全息照相机，这种照相机备有气体激光器和光学系统，重量不到5公斤，而且不受振动的影响，在“联盟T-3号”上试用了这台仪器后，又设计出了一种全新的高效的仪器，目前这台仪器正在宇宙空'间从事材料加工之用。

还可以预料，在使用电热冶金器具方面，今后也会取得巨大的进展。斯枯拉夫（Splav）和克列斯托尔（Kristall）熔炼炉的设计温度将高达1000 - 1200°C，其功率无疑是相当巨大的，以便有可能处理更大的试样及运用分子束和其他新技术。

所有这一切会大大增加在微重力下制备金属的范围，并且有可能逐步将那些最有希望的材料在“宇宙工厂”里大规模生产。

[Space flight，1981年5月]