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航天传奇:握手

发布时间:2021-07-18 08:44:03 浏览数:

1969年7月16日,美国发射的“阿波罗”11号使人类首次登上了月球。7月20日,阿姆斯特朗、阿尔德林相继登陆月球静海。一段令人眼花缭乱的航天竞赛由此达到了高潮。

阿波罗总结

1972年10月19日,“阿波罗”17号溅落在太平洋上,这是“阿波罗”计划的最后一次飞行。从1969年开始,一共有6艘“阿波罗”飞船、12名航天员成功地登陆月球。而到最后一艘“阿波罗”17号登月为止,华盛顿已经在登月计划中花掉了240亿美元。相当于每个美国家庭为此负担了472美元。面对国内各方的质疑,也因为在登月的较量中美国大获全胜,原计划的“阿波罗”18,19,20号3艘飞船的登月任务被取消,“阿波罗”计划正式结束。

“阿波罗”在月球上进行了大量的试验,总共将381公斤的月球岩石样品带回地球。这的确是人类航天史上空前的辉煌,华盛顿成功地把“苏联人摔倒在月球上”。

其实,月球同样引诱着俄罗斯大地上的航天精英。在得知美国人的“阿波罗”计划后,克里姆林宫立刻要求苏联科学家们制订自己的登月计划,抢在美国人之前将苏联航天员送上月球。

从1962年起,苏联的技术专家们为此做了大量的工作。包括飞船、登月宇航服、月球车等等装备先后研制成功。但是一直没有研制成功大推力的火箭发动机,苏联科学家没有像“土星”5号一样的大型火箭,无法将登月飞船的负荷送入地球轨道。

克里姆林宫不愿意在运载火箭技术上被美国人比下去。他们要求天才的科罗廖夫开发比“土星”5号更大推力的火箭,以显示苏联在航天技术上的全面优势。然而,1966年1月,科罗廖夫在一次小手术中因为意外而死在了手术台上。

至此,苏联方面的火箭研制计划变得更加不切实际。计划用于登月的N1火箭,从1969年到1972年,一共进行了4次试验,没有一次发射成功。1969年2月21日,飞行2分钟后发生爆炸; 1969年7月31日,点火后在发射台上爆炸; 1971年6月21日,点火后在发射台上爆炸; 1972年11月23日,起飞不到2分钟发生爆炸。

至此,苏联政府停止登月计划,当时的一套登月装置至今默默地躺在莫斯科的博物馆内。

美国从“日冕”间谍卫星看到了苏联拜科努尔发射场的惨状: N21火箭的失败使发射场满目疮痍。美国就此得出了苏联已经落后的结论。

苏联联盟号飞船

不过,在这10年中苏联的航天计划并非一无所获。“联盟”系列载人飞船的研制成功就是苏联航天技术的一项伟大成就。直到今天,“联盟”飞船仍然是来往地球和太空的可靠的交通工具。到目前为止,苏联/俄罗斯已经制造各种型号的“联盟”飞船230多艘,形成了一个庞大的家族,包括几十种型号。

“联盟”飞船的研制一开始进行得并不顺利。1967年4月23日凌晨3时35分,弗拉基米尔·M·科马罗夫上校乘坐“联盟”1号飞船,在一片欢呼声中,从拜科努尔发射场准时发射升空。

“联盟”1号进入太空后,科马罗夫发现飞船左边的太阳能电池帆板没有打开,整个飞船的供电因此受到了影响。

飞到13圈时,飞船故障未消失,姿态仍不稳定。飞控中心经过慎重研究,向科马罗夫发出命令:在第17圈时驾驶飞船返回地球。但是飞船调姿失败,未能返回。第19圈时,科马罗夫手动控制,使飞船进入了返回轨道。

飞船降落至离地面10公里高度,地面指挥人员听到科马罗夫说:“降落伞没有打开!”

令人绝望的几分钟后,4月24日6时24分,“联盟”1号带着一团火光,以每秒100多米的速度冲向地面,坠毁于乌拉尔地区奥尔斯克以东65公里处,科马罗夫当场牺牲。当救援人员赶到现场时,飞船残骸还在燃烧。(图1)

苏联:第一个空间站

既然登月已经无望,克里姆林宫和苏联科学家们变得实际起来。当时的航天员在太空最多也就停留十几天,那么,更长时间的太空生活对人类会有什么样的影响?利用太空的微重力和高真空环境,科学家们可以进行很多在地球上无法进行的试验,这些试验可以得到什么样的结果?显然,长期有人照料的空间站是解决上述疑惑的最佳手段。

现在,有了可靠的载人飞船,苏联开始全力进行空间站的设计和研制。1971年4月19日,苏联发射了人类第一个空间站——“礼炮”1号。它在约200多千米高的轨道上运行,站上装有各种科学试验设备,照相摄影设备。

建造第一个轨道空间站的尝试取得了成功。但为了获取这一成就,苏联付出了惨痛的代价。

6月29日下午9时,“联盟”11号的3名航天员多勃罗沃尔斯基、弗拉基沃尔科夫和帕查耶夫,离开礼炮1号返回地球。他们在空间站共停留了23天18小时22分,进行了一系列天文观测、植物在失重条件下生长的实验和一些医学实验,获得不少宝贵资料。对接期间,还两次将空间站的轨道抬高。

6月30日1时35分,飞船按程序启动制动火箭。在再入大气层前,返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后,返回舱的压力阀门被震开,密封性能被破坏,返回舱内的空气从该处泄漏,舱内迅速减压,致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。(图2)

礼炮花絮

“礼炮”号终于稳定了,像在地面一样,它的航天员们可以正常作息了,航天员在空中每周可休息一两天。他们可以读书、看电视、听音乐,欣赏窗外的独特风景。 1975年7月,“礼炮”4号空间站上由于温度控制系统失灵,舱内四壁爬满了“绿色霉菌”, 航天员想返回地面的请求被地面中心拒绝后,他们不得不与“霉菌”进行斗争。这场战斗持续了两个月才告结束。

前苏联一共发射了7座“礼炮”号空间站,前5座只有一个对接口,即只能与一艘飞船对接飞行。因储备有限,在太空寿命都不很长。经过改进的“礼炮”6号和7号空间站,增加了一个对接口,除接待联盟号载人飞船外,还可与“进步”无人货运飞船对接,用以补给所需的各种用品。(图3)

1977年9月29日发射上天的“礼炮”6号空间站,在太空飞行近5年,共接待18艘“联盟”号和“联盟”T号载人飞船。16批33名航天员到站上工作。(图4)

1982年4月19日“礼炮”7号空间站进入轨道飞行,接待了“联盟”T号飞船的11批28名航天员,其中包括第一位进行太空行走的女航天员萨维茨卡娅。特别是1984年3名航天员基齐姆,索洛维约夫和阿季科夫在空间站创造了237天的飞行纪录。“礼炮”7号空间站载人飞行累计达800多天。(图5)

苏联没有在登月计划上与美国进行正面的较量,他们在轨道空间站的发展和研究上取得了巨大的成功。

美国方面

苏联的“礼炮”空间站一座接着一座,空间站的实用价值高于登月活动的看法这时在航天界渐成共识。美国人有点坐不住了。于是,利用“阿波罗”计划的剩余物资,美国人也建造了一座空间站——“天空实验室”。1973年5月14日,全长36米,最大直径6.7米,总重77.5吨的“天空实验室”上天了。

这座由轨道舱、过渡舱和对接舱组成的空间站可提供247立方米的工作场所。它在435千米高的近圆空间轨道上运行,先后接待了由“阿波罗”号飞船送去的3批9名航天员到站工作。这9名航天员在站上分别居留28天、59天和84天。1974年2月第三批航天员离开了“天空实验室” 。剩余的“阿波罗”飞船已经用完,新研制的航天飞机又迟迟不见上天,“空间实验室”只好封闭停用,1979年7月12日,“空间实验室”在南印度洋上空坠入大气层烧毁。在空间站技术上美国至今没有能够追上俄罗斯。(图6)

苏联第二代空间站

苏联的第二代空间站“礼炮”6号和7号在运行9年后,显示了其潜力有限、不能完成规模更大、专业性更强的科学技术任务的局限。“礼炮”号系列空间站体积小,重量轻,可以由运载火箭一次送入地球轨道,无需对接组合和装配大型系统。这虽然使风险大大降低,安全性提高,但是,其规模小、不易扩展、内部的组件安装紧凑不易维修的问题也突出起来。此外,“礼炮”号空间站与地面系统的通讯时间比较短,每围绕地球一圈只有15~20分钟的时间,它们的使用和管理局限显而易见。

苏联第三代空间站

为了解决这个问题,苏联又研制了第三代“和平”空间站。1976年,“和平”号空间站计划正式制订。1986年2月20日“和平”号空间站的核心舱入轨,可同时和6艘宇宙飞船或航天器对接,组成一个大型轨道联合体,具有未来空间城的雏形。

1986年3月15日,“和平”号空间站迎来了它的第一批乘客。苏联航天员基奇姆和索洛维耶夫进入空间站,对其进行了全面检查。接着,两位航天员像开小货车一样驾驶着“联盟”T-15号飞船在“和平”号和“礼炮”7号之间进行了一次穿梭飞行。将“礼炮”7号上的20件仪器设备转移到了“和平”号空间站上。

1987年2月6日,“联盟”TM-2号飞船、3月31日“量子”号天体物理实验飞行器、4月23日“进步”29号货运飞船先后都与“和平”号对接成功,形成了世界上第一个四位一体的轨道联合体。空间站上的发动机装置、调节温度和供氧系统、遥测电视系统、通信系统等都更加自动化,操纵可靠、方便,可同时供5至6人工作和居住,站内环境与地球上基本相同。还增开了与地面医生、家属的通话专线,全站比“礼炮”号处理的信息量大2至3倍。(图7)

美苏握手

经过五六十年代的激烈对抗与竞争,美苏双方都在人力物力上付出了高昂的代价,在地球上空上演了一出最为昂贵的对抗性超级悬疑剧 。

随着美苏在研制方向上的差异,双方的太空合作成了新的话题。桌下竞争,桌上握手,在1972年5月举行的美苏最高级会议上,美国总统尼克松和前苏联部长会议主席柯西金签署协议,把为期5年的合作协定敲定,正式批准:“发展苏联和美国载人飞船和空间站的相容会合与对接系统,以提高载人航天飞行的安全性,并为将来进行联合科学实验提供机会。”

1975年7月15日,“联盟”19号飞船从拜科努尔发射场顺利升空。该飞船在第4圈和第17圈作了两次机动变轨,最后进入高225公里的圆形轨道。在“联盟”19号飞船起飞后7小时30分,一枚“土星”1B火箭把“阿波罗”18号送入与“联盟”19号相同的轨道,追赶“联盟”19号飞船。在“阿波罗”18号飞船飞到第29圈、“联盟”19号飞到第36圈时,两飞船开始对接。这伟大的一幕“表演”顺利而精彩, 对接完成时间比原计划提前几分钟,相容性对接系统设计极为成功。从此以后,美俄飞船对接,与俄罗斯空间站对接成为例行公事。后来,美国航天员干脆成了苏联“和平”号空间站的常客。

和平号退休

在超期服役多年后,“和平”号的故障越来越多,难以正常运转。据统计,“和平”号上共发生了近2000次故障,其中近100次故障一直未能排除。1997年6月发生货运飞船撞穿“和平”号“光谱”舱事故惊破航天领域。维持“和平”号耗资巨大,俄罗斯政府对此无能为力; 而外国航天部门对合作反应冷淡。万般无奈之下,俄有关部门不得不下决心坠毁“和平”号。2001年3月23日北京时间14时0分12秒,“和平”号在人为控制下,拖着耀眼的蓝烟掠过斐济岛,在整整8秒钟的时间里,重达143吨的空间站全部解体和烧毁,碎片划过天空之后3分钟,随着隆隆的轰鸣,“和平”号空间站成功坠毁在斐济数百英里外的南太平洋预定区域。(图8)

自由号

为摆脱空间站方面的劣势,1984年1月,当时的美国总统里根宣布,美国将在10年内投资80亿美元,建成规模庞大的永久载人空间站,并邀请盟国参加,他们希望借此压倒前苏联即将发射的“和平”号空间站。欧空局、日本、加拿大等国迅速作出响应,于1988年加盟该计划。“自由”号空间站计划启动了。原计划,将在10年之内初具规模,达到短期有人照料的程度,然后于1997年全部建成,实现永久载人。

但是,由于“自由”号的目标定得太高,其政治、经济、技术制约颇多,其设计一变再变,规模一次次缩小,技术难度不断下降,研制经费不断上涨,而研制进度却一再延后,反对“自由”号空间站的呼声日益高涨,计划险些被取消。

第二次握手

冷战的结束为美俄间的空间站合作提供了政治条件。考虑到俄罗斯丰富的空间站研制、管理经验,美国向俄罗斯发出了邀请,而俄罗斯经济急剧滑坡,无力单独建造计划中的“和平”2号空间站,迫切需要美元的支持。双方各取所需,一拍即合。

美国航宇局很快拿出了俄美联合建造载人空间站的总体构思——全球空间站方案。它是一个合二为一的方案,由“自由”号空间站“阿尔发方案”与俄罗斯的“和平”2号空间站结合而成,其主要舱段和部件有:一根主体架、“和平”2号核心舱、“礼炮”号拖船、美国的实验舱和居住舱、欧空局的增压舱、日本的实验舱、加拿大的空间移动服务中心、太阳热动力发电装置和空间热辐射器等。

1998年11月,俄罗斯发射了“国际空间站”中的第一个部件——“曙光”号核心舱,1个月后,美国发射了“节点”1号太空舱并成功与核心舱完成对接,从此拉开了建设“国际空间站”的序幕。

太空行走

2004年2月27日早晨5时17分,美国航天员福阿莱和俄罗斯航天员卡列里先后走出正在建设中的国际空间站。(图9)

太空行走,是要航天员身穿航天服,背负喷气背包,到航天器外进行太空活动。此时的人体已经变成了单独的空间的飞行物或地球卫星。身上的喷气背包由压缩氮气箱、供气系统、喷气推进器、电子控制设备、温度控制装置和蓄电池组成,

按照预定计划,福阿莱和卡列里这次太空行走的主要任务是:把欧洲宇航局的一个电子人体模型“兰多先生”安放到俄罗斯“星辰”号服务舱外,测量宇宙射线对人体的长期影响,为今后进行的火星载人飞行做准备;在空间站外放置一个激光反射装置,用于2005年的欧洲ATV货运飞船与空间站的准确对接;更换空间站上老化的天线等。

卡列里的太空服中一根制冷管出现弯曲导致制冷系统失常,管子的小故障阻断了任务的执行,首次在国际空间站无人留守的状态下进行太空行走的“冒险之旅”提前结束。

国际合作

航天国际合作在经历了20世纪60年代的东西两大阵营内部合作、70年代的美苏有限合作到80年代的全面国际合作之后,仍在迅速发展。1992年1月22日,美国“发现”号航天飞机的飞行树立了国际广泛合作的新典型。

目前正在太空中边飞行边建造的“国际空间站”已属于第四代空间站。整项计划耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。

2000年11月,中国政府发表《中国的航天》白皮书,其中有关轨道空间站的部分说道: 在今后20年或稍后一个时期,中国将解决有较大规模的、长期有人照料的空间站应用问题,建立起完整的航天体系。

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