一、前苏联轨道站复合体的建立
美国登月飞行的成功影响颇大,以至于人们把惊异和钦佩的目光一下子从前苏联转向美国。为了对此作出某种反应,并在下一轮竞争中挫败对手,前苏联决定全力以赴发展轨道站计划,并希望它成为本世纪惊天动地的壮举。
(一)第一代航天站
到 1969 年,前苏联认为建立航天站的基本技术——航天器的会合与
对接问题已经解决了,于是便从 1970 年起开始了“礼炮”号轨道站的建造工作。与此同时,他们对“联盟”号飞船进行了改装,以便使之成为轨道站的辅助运输工具。
1971 年 4 月 19 日,前苏联用巨大的“质子”号运载火箭发射了第一个无人“轨道站”——“礼炮—1”号。该站重 18.6t,长 13.5m,最大直径 4.15m,有一个 90m3 的居住舱。在与“联盟”号运输飞船对接后, 其总重量增至 25t,长度增至 21m,居住舱容积为 100m3。
“礼炮”号轨道站是一种可长期在地球轨道上运行的大型航天器。它可以在自主和载人的两种状态下工作。飞行中,“联盟”号飞船可与之在轨道上对接,组成更大型的轨道复合体。航天员在复合体内可进行大量的、各种各样的研究和实验,充分发挥人的作用。
“礼炮—1”号轨道站发射时不载人。发射 4 天后航天员沙塔洛夫等
- 人乘坐“联盟—10”号飞船起飞,进入轨道站运行的轨道。第 2 天用了
6 个小时才完成会合对接。对此,航天员们曾出现不安和担心,因为“联盟”号飞船上只带够两天的氧气,而“礼炮”号站当然有足够的供航天员进驻后用的氧气。
对接之后两名航天员来到飞船顶部去打开进入轨道站的通道。但是舱门打不开。对接探头旋不出来,通道被堵住了。飞船内的氧气在消耗, 航天员的生命受到威胁。后来连沙塔洛夫也上来了,三个人一起用工具撬,使劲拔,但都无济于事。无可奈何,他们只得根据地面指挥中心的命令回到原来的飞船内的坐位上准备放弃对接,乘原船返航。然而更可怕的事情又来了。由于某种不清楚的原因,飞船上的探头怎么也旋不出来,飞船与轨道站死死咬在一起不能脱离,出现了进退维谷的可怕僵局。船内只剩下几个小时的氧气了,而且剩余的空气也是被污染了的。重体力活动增加了氧的消耗,二氧化碳的浓度开始增加到危险水平。
不晓得沙塔洛夫用什么方法使飞船脱离了轨道站。当他们匆忙返回时,航天员已经感到剧烈的头痛,呼吸浅而快、耳鸣、开始发生思想不连贯和不正常的兴奋。鲁卡维什尼科夫已经丧失神志。
显然,“联盟—10”与“礼炮—1”的对接是失败的。航天员险些丧命。但当时在莫斯科听起来却不是这样,塔斯社称颂这是又一灿烂的空间功绩,世界首创的“站—船”航天系统在轨道上连接飞行了 330 分钟!
“联盟—11”飞船的惨局是人所共知的。第一艘“礼炮”号轨道站出师不利,在轨道上只运行了半年左右。1973 年 4 月 3 日发射的“礼炮
— 2”入轨后 4 小时太阳电池板就从轨道站上脱落了,飞行 11 天后整个站自行解体。
苏联在连遭失败之后对轨道站进行了改进,故后来的轨道站又称改
进型轨道站。主要改进有:把原来分装在服务舱和过渡舱外边的四块太阳电池板改成三块较大的太阳电池板,装在工作舱外边的转轴上,不必调整航天站的姿态便可对太阳定向;在过渡舱旁边新开了一个舱门,供航天员舱外活动用;携带了一种经济的新型导航定位仪,当飞船在地球阴影里飞行时,航天员可以随时了解自身所在的空间位置;通信设备也有改进(采用带显字装置的地—站电报通信);增加了从大气水分的冷凝液中再生水的实验系统;扩充了科学设备数量等等。
后来,前苏联分别于 1974 年 6 月 25 日、1974 年 12 月 26 日和 1976
年 6 月 22 日发射了三艘轨道站。从技术水平上讲,“礼炮 1~5”是前苏联的第一代航天站。
据西方观察家推断,在 70 年代前苏联有两个并行的轨道站计划:一个用于民间研究,另一个用于军事侦察。推断是根据轨道站运行轨道的高低、航天员乘务组成员构成及飞行任务的性质而作出的。例如,前苏联于 1974 年 6 月发射的“礼炮—3”号轨道站,它的运行轨道较“礼炮
—1”号轨道站低,其乘务组成员清一色,全为军人,而且航天员一登上轨道站,马上启动军事遥测装置。在航天员离开轨道站几周后,一个小容器便弹射出来并返回地面。这是一种回收侦察照片底片的传统技术。后来发射的“礼炮—5”与“礼炮—3”号轨道站的上述特征相同。而“礼炮—4”则与“礼炮—1”的性质完全一样,为民用站。根据这种推断, “礼炮—2”号轨道站如果不失败的话,它该是前苏联第一个军用航天站。
过去,前苏联只对其民用的“礼炮”号轨道站大加宣传,而对其军用轨道站计划却闭口不谈。只是到了近年,有关这些军事航天站的秘密才陆续透露出来。
前苏联军用航天站计划始于60 年代中期。当时美国准备研制一个“载人军事空间站”。前苏联得讯后马上指令契洛梅设计局研制一种载人军事空间站系统,当时取名叫“轨道导向站”,后改为“钻石”号航天站。按最初的设计,“钻石”号航天站由两部分组成:航天站本身和一艘其尺寸、重量与航天站基本相同的运输飞船。前者带有一个载人回收舱, 后者也具有载人回收舱的特性。后来,由于实际运行的需要,取消了航天站的回收舱。航天站和运输飞船计划由契洛梅设计局研制的“质子” 号运载火箭发射。发射时,航天员先坐在运输飞船的下降舱内,然后通过下降舱底部三个舱盖中的一个进入飞船主体舱内。飞船与航天站对接时航天员面向前而坐,可直接透过前面的舷窗窗口观察,而“联盟”号飞船在对接时则采用潜望镜观察方式。
第一个“钻石”号航天站于 1969 年研制成功。到 1970 年,前苏联
已有 10 个“钻石”号航天站整装待发。然而就在这时,美国的载人登月计划一举成功。在激烈的登月竞争中遭到重大挫败的勃列日涅夫下令立即着手研制一个“长期轨道站”,并指定由柯洛廖夫的设计局负责具体设计任务。
为了加快“长期轨道站”的研制任务,柯洛廖夫设计局决定采用契洛梅设计局已研制成的“钻石”号轨道站的外壳设计,即阶形圆柱体, 其内部配以“联盟”号飞船的控制元件。另外,在轨道站的尾部安装了一台“联盟”号飞船的引擎,而在轨道站的前端又增加了一个对接和转
换装置(原“钻石”号对接装置在尾部,前端是回收舱)。“钻石”号轨道站上的二块电池板改为四块“联盟”号飞船上的太阳能电池板。
“长期轨道站”的组装任务也由具有多年组装“钻石”号航天站经验的赫鲁尼切夫工厂承担。1971 年 4 月,第一个轨道站发射成功。这便是后来被称做为“礼炮—1”的轨道站,而当时被叫做“DOC—7K”轨道站。
1972 年底,赫鲁尼切夫工厂同时组装好两艘轨道站,其中一个是“DOC
—7K”号,另一个是“钻石”号。由于当年发射的一艘“DOC—7K”号轨道站在发射后未到达预定轨道,所以勃列日涅夫亲自决定下一次发射“钻石”号轨道站。1973 年 4 月 3 日,第一个“钻石”号航天站发射成功并安全进入预定轨道。但入轨后不久,轨道站在天上起火爆炸。这便是对外被称做“礼炮—2”的那艘轨道站。
前苏联人并未因此泄气,同年 5 月又发射了另一艘轨道站,但命运依然不佳,发射再次遭到失败,以致前苏联人不好意思把它列为“礼炮” 号轨道站系列,对外将它称做为“宇宙—557”。“宇宙”号是前苏联整个航天计划中的一个重要的、不载人的卫星系列,常用于各种科学、应用、实验和军事目的。发射时及发射后失败的飞船及其他飞行器,也常被划归该系列,挂上个“宇宙”号标签。
1974 年 6 月 25 日,第二个“钻石”号航天站(入轨后被命名为“礼炮—3”号轨道站)发射成功。其第一批乘务组乘“联盟—14”号飞船来站工作了 14 天,完成了包括对地观测等任务在内的军事使命。5 周后, 第二批乘务组乘“联盟—15”号飞船飞临轨道站,但对接没有成功。由于改装后的这种“联盟”号飞船去掉了太阳电池板(以增强其机动飞行的能力和增加其他设备的重量),采用蓄电池,飞行时间只有 2 天,所以飞船不能长时间停靠在轨道站等待问题的解决。航天飞船被迫在夜间紧急返船着陆。
1974 年 12 月 26 日民用轨道站“礼炮—4”号被发射入轨。1975 年 1
月 11 日—2 月 9 日“联盟—17”飞船与轨道站对接。船上的航天员进入
站内工作 29.5 天。1975 年 5 月 24 日—7 月 26 日航天员普·伊·克利穆
克和弗·伊·谢瓦斯基扬诺夫又乘“联盟—18”来站工作 63 天。“礼炮
—4”还与不载人的“联盟—20”进行了对接飞行,以评价自动会合对接的能力和发展对轨道站补充消耗品的可能性。在近 100 天的飞行过程中
上述 4 名航天员在站内进行了一系列的科学实验和研究,对改进后的轨道站作进一步的考验。
在“礼炮—4”运行期间,前苏联还曾于 1975 年 4 月 5 日进行一次载人飞船的发射。但因火箭偏离,飞船未能入轨。航天员靠逃逸系统紧急返回。
“礼炮—5”号轨道站于 1976 年 6 月 22 日发射入轨。它是“钻石”
号系列轨道站中的第 3 艘,是用于军事目的的飞行器。其首批乘务组由沃雷诺夫、若洛鲍夫组成。原计划两名航天员在站上工作两个月。但后来由于若洛鲍夫身体状况不好,飞行只持续了 49 天。1976 年 10 月 14 日,“联盟—23”号飞船载着航天员祖多夫和罗日杰斯特文斯基被发射入轨。但由于飞船的主引导系统天线出现故障,与轨道站的对接没有成功。飞船只得紧急返回。又因遇到风暴,造成一次航天器在夜间水上溅
落。当时,由于水面上有冰,营救筏无法接近飞船,于是只得用直升飞机将飞船拖到岸上。这是前苏联载人航天活动中第一次在水上“回收”。“联盟—24”号飞船于 1977 年 2 月 8 日与轨道站对接成功。但航天员只在站内工作了两周。据当时西方观察家推测,乘务组之所以如此快速返回,可能是由于前苏联急需航天员所拍摄的军事侦察照片。两名航天员返回后,前苏联原计划于 1977 年 3 月再发射一艘“联盟”号飞船与轨道
站对接,但在发射前发现轨道站上的燃料储备已不能满足为期 15 天的飞行需求,故飞行只得取消。至此,作为前苏联第一代航天站中最后一艘轨道站的飞行使命也宣告结束。
前苏联第一代航天站的发射概况见表 6—1。表 6—1 前苏联第一代航天站的发射概况
发射日期 |
计划代号 |
发射后名称 |
用 途 |
---|---|---|---|
1971 年 4 月 19 日 1972 年 7 月 29 日 1973 年 4 月 3 日 |
“ DOC — 7K — l ” “ DOC — 7K — 2 ” “钻石— 1 ” |
“礼炮— 1 ” 发射失败 “礼炮— 2 ” |
民用民用军用 |
1973 年 5 月 11 日 1974 年 6 月 25 日 |
“ DOC — 7K — 3 ” “钻石— 2 ” |
“宇宙— 557 ” “礼炮— 3 ” |
民用 军用 |
1974 年 12 月 26 日 |
“ DOC — 7K — 4 ” |
“礼炮— 4 ” |
民用 |
1976 年 6 月 22 日 |
“钻石— 3 ” |
“礼炮— 5 ” |
军用 |
(二)第二代航天站
前苏联第二代航天站包括“礼炮—6”和“礼炮—7”号轨道站。与第一代航天站相比,第二代航天站的主要特征,一是均为军、民综合应用性航天站(第一代航天站均是单一用途的航天站),二是在轨道站的前后各有一个对接装置,可同时与另外两艘航天器在轨道上对接成庞大的轨道复合体,从而大大增加了航天站的规模和功能(见图 6—1)。这种大型轨道站复合体的模块式装配技术,对于将来永久性航天站的建立具有重要意义。
“礼炮—6”号轨道站的内部密封容积大约为 90m3。其主要部分是工作舱,由两个直径不同、并在锥面连接的圆柱体组成。内部容积分为两个主要区段——设备区和生活区。此外,还有两个密封舱分别与工作舱的两端相连。前边的一个过渡舱与载人飞船对接,供航天员进出轨道站用;后边的一个与货运飞船对接,是航天员装卸货物的通道。在前边的一个过渡舱上还有一个出舱活动用的闸门舱。除密封舱外,站上还有两个非密封舱——科学设备舱和附件舱。科学设备舱是一个截去端头的圆锥体。它位于工作舱壁向内凹进去的地方,对外部空间敞开。在这里安放一些不能通过舷窗口工作的科学设备(如不同类型的望远镜和光谱仪等)。
“礼炮—6”轨道站内的设施非常完善。两侧有镶嵌在壁板里的空气再生器和水再生器,用来吸收工作舱内大气里的二氧化碳和水蒸汽,并
放出氧气。舱内的大气压力维持在 760~960mmHg① 。氧分压为 154~ 195mmHg。二氧化碳分压为1.34~6.8mmHg。空气温度自动调节维持在15~
25℃。空气湿度为 20~80%。在工作舱的生活区设有冰箱、舒适的床、淋浴装置和“小型运动场”。设计师们尽量创造一种室内布置的自然景象。地板、天花板完全像地面上的一样,其色调既不太刺激,也不太单调,包皮柔软,能吸潮,可以固定。为此,采用的是一种特殊毛织品。它可以像刺实植物那样粘附,又可以不费劲地分离。
轨道站的淋浴室可以快速拆卸。它是用通过锁扣拉链封闭的弹性薄壁组成的。淋浴室的通风和水的排出,通过一个泵产生的气流来进行。在淋浴过程中航天员用带嘴、鼻夹具装置的专用呼吸软管呼吸。航天员使用的电刮脸刀可以吸附刮落的毛发。总之,这里的每一件生活小事都是经过周密考虑的。
当轨道站上尚没有保障物质供应的密闭式再生循环系统时,载人航天时间的长短主要取决于生命保障物资的储备和操纵轨道站定向及克服大气层上层的制动作用的燃料储备能力。如果停留在 70 年代水平,仅生保物资就需每人每天 10kg 左右。为了保障两年的载人飞行,站上就需有约 20t 的生活物资和燃料储备。再加上轨道站本体及其设备,如此大的载荷是目前任何型号的运载火箭都不能胜任的。为此,制造了“进步” 号货运飞船,它的使命是定期向轨道站运送生活物资、空气、燃料和设备及部件等。它可将 2500kg 的上述载荷送上轨道站。
“进步”号货船是根据“联盟”号飞船的结构和舱内系统制造的。其运载火箭也与“联盟”号的相同,主要区别在于它完全是自动的,也不返回地面。在“礼炮—6”轨道站运行的全过程中,共发射“进步”号货运飞船 12 艘,出色地完成了轨道站的后勤保障工作,对轨道站上长期载人航天活动的顺利进行发挥了举足轻重的作用。它运送来的新的实验设备和材料,不断改变着站上的研究方向和规模。它为航天员们送来生活必须品,此外还有航天员们渴望的信件、邮包、报纸、杂志、电视录相和音乐会录音等,是极受航天员们欢迎的“圣诞老人”。
“进步”号货运飞船经常为航天员送来成套的新衬衣。衬衣每周换一次。睡袋由几个套子组成,外面是纯毛制品,内里是麻纱织品。铺进一块白色的细麻布作床单,用细扣钩固定。睡袋里有通气孔。
航天员的口粮能经常得到补充。当有客、货飞船来访时,会送来新鲜的天然食品,给航天员改换口味。在其他日子里,航天员吃罐头食品和脱水食品。过去的航天员在飞行中吃装在筒里的菜泥和果泥之类的东西,而现在吃的食物类似地面上的食品。其中包括肉类、乳类、面包类
(有五种类型)。第一道菜有 6 种,糖果类有 10 种,水果及液汁类有 12
种,热饮料类有 3 种,调味料类有 2 种。口粮养分的组成为:蛋白质 135g、脂肪 110g,碳水化合物 380g,钙 800mg,镁 0.4g,铁 50mg。航天员一日4 餐(早餐、午餐、午后便餐和晚餐)。食谱每 6 天循环一次,花样共
70 余种。吸收热值为 3100kcal①,比“礼炮—4”多 300kcal。与以往的飞行不同,“礼炮—6”乘员不仅能加热装在铅管里的食品,而且能加热
① 1mmHg=133Pa 。
① 1cal=4.18J 。
肉类罐头及薄膜包装的面包。应该指出的是,在口粮的成分方面还适当地加入了所谓的食物矫正补充“药丸”。这种“药丸”由维生素、氨基酸及矿物质成分组成,在航天员准备返回地球时服用。上述食品不仅基本上同预定的能量消耗水平相符合,而且含有应急情况下需要的主要成分。
航天员的工作能力在很大程度上决定于合理的建立醒觉—睡眠周期。昼夜周期的改变会引起调节系统的某些变化。制订作息制度时不仅应考虑到航天员在地面生活时已习惯的昼夜节律,而且要考虑到他们固有的生物节律,使之同步化。另外,在航天站内不仅要有合理科学的作息制度,还要模拟昼夜亮度、湿度、温度及这些因素的季节性变化。“礼炮—6”号轨道站上的航天员采用的是和地面一样的 24 小时节律作息制
度。每天工作 8 小时,就餐 2 小时,锻练 2.5 小时,睡眠 8 小时,其余
为文化娱乐和机动时间。每周工作 5 天,休息 2 天。“礼炮—6”号轨道站上的科学设备也是最先进的。例如,站内装备
了可在 6 种不同的光谱范围内同时摄影的“MKOP—6M”摄影机,快速印片摄影机,“KАТЭ—140”宽幅扫描摄影机,可研究天文、地表和大气层的亚毫米望远镜,测量宇宙γ—线和无线电辐射的小型轻便的“依莲娜”望远镜,可记录 28 种紫外线源的“БСТ—1М”望远镜等。上述仪器包括了所有的电磁频率,对轨道站上科学研究和军事侦察任务的完成起了保障作用。
总之,“礼炮—6”号轨道站设施为航天员们创造了舒适的生活环境和良好的工作条件。“礼炮—6”轨道站的建立,标志着前苏联的航天事业已发展到一个重要的阶段。
“礼炮—6”号轨道站于 1977 年 9 月 29 日发射。原设计寿命为 1.5
年,但实际上它在轨道上运行了将近 5 年。在运行期间,“联盟—26” 号~“联盟—32”号、“联盟—35”号~“联盟—40”号及新型飞船“联盟Т—2”~“联盟Т—4”号飞船载着 16 个乘务组,共计 25 名航天员,
33 人次来站工作(见图 6—2)。
在上述 16 个乘务组中,有 5 个为“基本乘务组”。他们飞行的特点是飞行时间长,飞行任务重,乘务组成员都是前苏联本国的航天员。他们创造的最长飞行记录是 185 天。其他乘务组为“拜访性乘务组”。其
特征和任务是:(1)飞行时间短(一般来站工作 8 天左右);(2)有国际航天员参加,是前苏联国际合作计划的组成部分;(3)对“基本乘务组”进行拜访、慰问,为长期在站工作的航天员的生活带来生气和愉悦;(4)带有国际航天员本国的考察项目和任务;(5)轮换载人飞船, 以便总有一个状态完好的载人飞船对接在轨道站上备用。根据“联盟— 20”号飞船的试验,“联盟”号飞船在其能源下降条件下的工作寿命为
90 天。例如,像“联盟—26”号飞船的乘员在站上工作了 96 天,在他们返回时就需要有一艘新的飞船。所以,“联盟—27”号飞船的“拜访性乘务组”在返回时乘坐的是“联盟—26”号飞船,而将他们来时乘坐的“联盟—27”号留在站上,待“基本乘务组”任务完成后返地时使用。这种模式是“礼炮—6”号及后来的其他轨道站轮换航天员的一种例行程序。
1977 年 10 月 9 日“联盟—25”载着航天员弗·弗·科瓦连诺克和
弗·弗·柳明进入地球轨道。原计划与“礼炮—6”对接,但因对接程序发生偏差而未成功。同年 12 月 10 日由航天员尤·弗·罗曼年科和格·姆·格
列奇科驾驶的“联盟—26”与站对接成功。航天员进入站内工作 96 天。飞行过程中航天员进行了出舱活动,以验证“半硬”太空服和生保系统的性能,以及航天员进出航天站和在舱外从事维修和操作的能力。1978 年 1 月 10—16 日航天员弗·阿·扎尼别科夫和马卡罗夫来站进行短期拜访。三艘航天器首次在轨道上对接成一个“腊肠型”轨道复合体。5 天后来访者乘“联盟—26”返回地面。阿·阿·古巴列夫和捷克航天员弗·列麦克组成了一个国际间的拜访性乘务组,于 1978 年 3 月 2—10 日对航天员尤·弗·罗曼年科和格·姆·格列奇科再次进行了友好拜访。航天员还一起完成了苏、捷共同设计的研究项目。飞行任务全部完成后, 尤·弗·罗曼年科和格·姆·格列奇科乘“联盟—27”于 1978 年 1 月 16 日返回。
弗·弗·科瓦连诺克和阿·斯·依万钦科夫是“礼炮—6”轨道站的第二批基本乘务组。他们于 1978 年 6 月 15 日乘“联盟—29”从地面起
飞去轨道站工作,在天上共生活、工作了 140 天。飞行过程中他们进行医学生物学实验、试验制取合金和半导体新材料,拍摄了大量冰川和海洋照片,还出舱作业 2 小时。在这段时间内也有两批国际乘务组来站拜访。他们是普·伊·克利穆克和姆·格尔马谢夫斯基(波兰)、弗·弗·贝可夫斯基和兹·伊恩(东德),分别于 1978 年 6 月 27 日—7 月 5 日和
1978 年 8 月 26 日—9 月 3 日乘“联盟—30”和“联盟—31”进行了 8 天的航天访问活动。任务完成后普·伊·克利穆克和姆·格尔马谢夫斯基乘“联盟—30”返回;弗·弗·贝可夫斯基和兹·伊恩乘“联盟—29” 返回;弗·弗·科瓦连诺克和阿·斯·依万钦科夫乘“联盟—31”返回。
在苏联载人航天史上,航天员柳明做出了巨大贡献。他两次创长期航天纪录和个人累计航天记录。1979 年 2 月 25 日他与航天员弗·阿·利
亚霍夫乘“联盟—32”飞船去“礼炮—6”轨道站工作了 175 天。他们对地球海洋和气象连续地进行观察、进行金属材料研究和医学—生物学实验,还出舱作业、排除故障 1 小时 23 分钟,8 月 19 日乘“联盟—34”
(发射时不载人)返回。1979 年 4 月 10—12 日航天员恩·恩·鲁卡维什尼科夫和格·依万诺夫(保)曾乘“联盟—33”前来访问。但因飞船推进系统发生故障,对接失败,被迫提前返回。
航天员柳明在经过长期航天返地后,只休整了 10 个月又于 1980 年 4
月 9 日重返“礼炮—6”航天站工作,完成了更加漫长的航天活动。他与同来的航天员勒·伊·波波夫一起在轨道站上进行了大量的工艺实验、地球物理研究和地球资源勘察、医学—生物学实验、天文观察和宇宙射线的研究。他们来站时乘坐的飞船是“联盟—35”,返回时乘坐的是“联盟—37”。
在弗·弗·柳明和勒·伊·波波夫长达半年之久的航天过程中,为了缓解他们思念家乡之苦,地面飞行控制中心先后派遣 4 个航天员乘务组前去慰问。他们是:
航天员弗·伊·库巴索夫和勃·法尔卡什(匈),起飞时乘坐“联盟—36”,返回时乘坐“联盟—35”,1980 年 5 月 26 日—6 月 3 日共飞
行 8 天;
航天员尤·弗·马雷谢夫和弗·弗·阿克森诺夫,他们乘坐的是一种新型载人飞船——“联盟Т—2”,1980 年 6 月 5—9 日只飞行了 4 天。飞行的主要任务除了对“礼炮—6”轨道站上的乘员进行拜访外,还有对用新的控制系统与轨道站复合体进行动态操作进行试验;
弗·弗·戈尔巴特科和范童(越)于 1980 年 7 月 23 日乘“联盟— 37”飞;临轨道站,8 天之后乘“联盟—36”号飞船返回。
自 1980 年 6 月起,前苏联新的载人飞船——“联盟Т”号投入使用。它是“联盟”号飞船的改进型。“联盟Т”号飞船重新安装了太阳电池板,使飞船既能较长期地独立飞行,又能把它所提供的电力接入轨道站的电源系统。“联盟Т”号飞船的内部也做了重新设计,能容纳身着航天服的 3 名航天员。“联盟Т—3”成了在“联盟—11”号飞船之后首次
载 3 人的飞船。“联盟Т—3”在轨道上运行了 13 天,进一步测试了飞
船各系统的性能,还与“礼炮—6”号轨道站对接飞行。1981 年 3 月 12 日—5 月 26 日,“联盟Т—4”完成了一次较长期(74 天 18 小时)的轨道飞行。
1981 年,“宇宙—1267”号无人舱与“礼炮—6”轨道站实现对接。前苏联宣称这是一次模块式航天站装配实验。但西方观察家认为它是一个作战空间站,而且上面装有几米长的拦截器。
1982 年 4 月 19 日苏联向近地轨道成功地发射了“礼炮—7”轨道站。该站长 15m、最大直径 4.15m、太阳电池板横向翼展 17m,总重量为 19t, 设计寿命为 5 年。与“礼炮—6”比较,新的轨道站没有多大根本性改进, 也是由工作生活舱、机器舱和仪表舱组成,而且前后各有一对接舱口, 可同时与另两艘航天器对接飞行。但新的轨道站简化了许多设备的操作程序,从而进一步减轻了航天员的工作。“礼炮—7”轨道站发射的目的是继续进行苏在科学和国民经济领域里感兴趣的科技研究和实验活动。在运行期间曾有 9 艘“联盟Т”载人飞船、11 艘“进步”号和“宇宙” 号货运飞船与之对接,先后接纳 9 批(23 人次)航天员来站工作。航天员们两次刷新航天记录,完成了大量的天、地观测、科学研究和工艺实验。
阿·恩·别列佐沃依和弗·弗·列别杰夫组成了“礼炮—7”轨道站的第一个“基本乘务组”。他们于 1982 年 5 月 13 日乘“联盟Т—5”飞
达轨道站并在其上工作 211 个日日夜夜。他们共进行了 300 项实验,从
轨道复合体上发射 2 颗小型人造地球卫星,还出舱活动 2 小时 33 分钟。
飞行结束后于 1982 年 12 月 10 日乘“联盟Т—7”返回。在他们漫长的
航天期间,地面站曾发射 3 组拜访性航天员。第 1 组由弗·阿·扎尼别科夫、阿·斯·伊万钦科夫和法国航天员杰·勒·克雷蒂安组成。他们乘坐“联盟Т—6”于 1982 年 6 月 24 日—7 月 18 日飞行了 8 天。法航天
员在这次飞行中进行了 10 项实验。第 2 组由勒·伊·波波夫、阿·阿·谢列勃罗夫和斯·叶·萨维茨卡娅(女)组成。飞行中进一步考察了航天因素对女性的影响并进行受孕试验,但未成功。第 3 组由弗·格·季托
夫、格·姆·斯特列卡洛夫和阿·阿·谢列勃罗夫组成。他们于 1983 年
4 月 20 日乘“联盟Т—8”起飞。但在与“礼炮—7”会合飞行过程中, 因船上的会合、对接无线电技术系统的抛物面天线在展开时未能达到工作状态,导致对接失败。航天员被迫于 1983 年 4 月 22 日提前返回。
弗·阿·利亚霍夫和阿·普·阿列克桑德罗夫为“礼炮—7”轨道站的第二批“基本乘务组”成员。他们共飞行了 154 天 14 小时,是乘“联
盟Т—9”于 1983 年 6 月 27 日起飞去站上工作的。在“联盟Т—9”、“礼炮—7”和“宇宙—1443”三位一体的对接飞行过程中,航天员们对地面和大气层进行了观测,完成了多项天体物理和医学生物学考察研究,做了一系列工艺和技术实验,并演练了大型载人复合体的操纵方法。9 月 9 日站上曾发生一起严重的推进剂泄漏故障,是由站上三个氧化剂储箱中的两个主管道破裂造成的。舱内弥漫的毒气对航天员的安全构成了很大危险,而且随着推进剂的不断泄漏,整个轨道复合体可能因失控导致爆炸。在这种十分危急的情况下,航天员一方面穿好航天服做好随时脱离险境的准备,另一方面积极寻找泄漏源。经过一番奋力抢救,终于排除故障,化危为夷,也避免了整个轨道站的报废。后来,轨道站的太阳电池板又发生故障,使轨道站的电源功率急剧下降,严重地影响站内环境控制系统的工作。为此,航天员又出舱长时间地工作,以便排除故障,恢复电力。1983 年 9 月 26 日地面飞行指挥中心派遣航天员弗·格·季托夫和格·斯特列卡洛夫去轨道站轮换已经疲惫不堪的两名航天员。但发射时火箭发动机爆炸起火,飞船靠逃逸救生系统与火箭分离,降落在离发射场 4km 处。幸好航天员安然无恙。
“联盟Т—10”所载的航天员弗·阿·索洛维耶夫、勒·德·基齐姆和奥·尤·阿季科夫是“礼炮—7”轨道站的第三批“基本乘务组”成员。1984 年 2 月 8 日—10 月 2 日他们创造了长期飞行 236 天的最高记录。在主乘务组飞行期间有两个飞行组前来拜访。他们是尤·勒·马雷舍夫、格·姆·斯特列卡洛夫、印度航天员拉凯什·沙尔玛(1984 年 4 月 2—
10 日,乘“联盟Т—11”来站)和弗·阿·扎尼别科夫、女航天员斯·萨维茨卡娅、伊·沃尔克 (1984 年 7 月 17—29 日乘“联盟Т—12”来站)。在近 8 个月的飞行过程中“基本乘务组”航天员曾多次出舱活动。第一
次是 4 月 23 日,航天员基齐姆和索洛维耶夫从舱外走到发动机舱的操作区,用专门工具打开组合发动机装置备用导管的断开部分并装上了一个阀门。4 月 27 日两名航天员再次走出轨道站,将站内的一个专用折叠梯以及装有工具和必要材料的几个容器带到舱外的工作场地并安装好。4 月 29 日航天员第三次在舱外作业,为了消除自 1983 年 9 月出现的轨道站推进剂泄漏问题,换上了另一个主管道并检查了气密性;为保证航天站的温控条件,重涂了热防护涂层。5 月 3 日和 5 月 18 日航天员又两次
出舱,以安装砷化镓太阳电池板。8 月 8 日航天员第六次出舱,活动 5
个小时。六次出舱活动总计为 22 小时 50 分钟。这在航天史上也是创记录的。航天员们在舱外所进行的大量的维修、金属切割、焊接、喷镀和安装作业为将来在天上建造更大型的航天站积累了宝贵的经验。在飞行中航天员们还完成了一系列的工艺研究:生长单晶体、制取超纯度生物活性物质、制备新的特效药等。这些是未来航天工业化的重要内容。在航天员们所完成的工作中有 46 项观测实验是用法国的X 射线光谱仪进行的。另外,因为在这个“基本乘务组”中有一名医生(奥·尤·阿季科夫),所以特意安排了大量的医学—生物学试验。医学专家亲自参加长期飞行,对于直接研究长期航天因素对人的影响和进一步修订防护措施,保障未来永久性航天站上航天员的健康和旺盛的工作能力,无疑具
有特殊的科学意义和实用价值。拜访性乘务组的印度航天员在飞行中进行了“瑜伽功”实验,目的是防治航天运动病,提高航天员的工作能力和保持良好的健康状态。此外,他还用本国的多光谱相机拍摄印度国土图象,调查流经喜马拉雅山脉的河流走向,以便兴修水电站,勘察沙漠地带以寻找地下水源,拍摄具有石油和矿藏潜力的目标区图象,以获得详细的地质数据。拜访性乘务组的女航天员萨维茨卡娅这次是第二次进入太空。7 月 25 日她和航天员扎尼别科夫在舱外工作 3 小时 35 分钟,用一种多功能工具切割金属样品钛和不锈钢,用铅和锡进行锡焊、进行在铝表面的涂银试验,成为第一个在舱外作业的女航天工程人员。“基本乘务组”任务完成后乘“联盟Т—11”返回。第一批“拜访性乘务组” 乘“联盟Т—10”返回。第二批拜访性乘务组乘“联盟Т—12”返回。
1985 年 6 月 6 日前苏联发射“联盟Т—13”。飞船指令长是弗·阿·扎尼别科夫。这次是他的第五次宇宙之行。船上工程师是弗·普·萨维内赫。这次飞行的任务除了进行天、地观测,航天工工艺试验和医学—生物学研究外,就是千方百计对“礼炮—7”站进行维修,恢复其工作能力, 以延长其使用寿命。为了保证轨道站复合体上科学实验的连续性,提高轨道站的利用效率,1985 年 9 月 17 日发射载有航天员弗·弗·瓦休金、格·姆·格列奇科和阿·阿·沃尔科夫的“联盟Т—14”,以便部分轮换航天员。结果瓦休金和沃尔科夫顶替扎尼别科夫留站继续工作。后者同格列奇科一起于 9 月 26 日乘“联盟Т—13”号飞船返回。站上的三名
航天员一直工作到 11 月 21 日。因为瓦休金患病,整个乘务组乘“联盟Т—14”提前返回地面。
“礼炮—7”号轨道站还曾于 1982 年与“宇宙—1443”在轨道上对接。“宇宙—1443”是一种多功能的大型无人飞行器。前苏联当时把它称为模块式航天站的补充。该航天器做为一艘空间货船,既可向轨道站运送货物(其运载量是“进步”号货运飞船的 2.5 倍),又可携带 500kg 的货物返回地球(“进步”号飞船送完货后进入大气层烧毁,不返回地面)。“宇宙—1443”做为轨道站的扩充,它能使轨道站的居住空间增加 50m3。该飞行器大小与“礼炮”号轨道站相同,重 20t,有自己的两个太阳能电池板。
(三)第三代航天站
1986 年 2 月 20 日发射的“和平”号轨道站是前苏联的第三代航天站
(见图 6—3)。总的说来,其外观与“礼炮”号轨道站大致相同。它重约 20t,长 13.5m。与前两代航天站相比较,重大的不同之处是它有 6 个对接接口,可同时与多艘其他航天器对接,构成一个大型组合式航天基地。与之对接的航天器包括“宇宙”号飞行器、各种专用科学舱、“联盟Т”或“联盟ТМ”号载人飞船,以及“进步”号或“进步М”号货运飞船。上述对接舱和航天器可根据需要陆续分别发射上去,在轨道上对接组装。这样一来,就较好地解决了部件乃至整个轨道站的使用寿命问题。“和平”号轨道站原设计寿命仅为 3 年,可至今已在轨道上正常
运行了 9 年之久,而且从目前的状态看,它有希望一直工作到 1996 年。“量子”号专用舱是对接到“和平”号轨道站上的第一个用于天文
物理研究的科学舱。它于 1987 年 3 月 31 日发射入轨,不久便与轨道站对接。舱内装有 X 射线天文台和紫外线望远镜。航天员可进入舱内工作。
“设备”专用舱于 1989 年 11 月 26 日发射并随后与“和平”号轨道站对接,成为整个轨道站复合体的组成部分。它长 12m,直径 4.1m,重19.5t。内装科学设备、服务设备和燃料储备,还有一个供航天员出舱活动时乘坐用的自动机动装置(将在本章后面专门介绍)。
“结晶”号专用舱主要用途是供在微重力条件下进行半导体晶体、蛋白质晶体、生物制剂、药物提纯等生产试验。此外,航天员还可以在舱内进行天体物理学、地球物理学及其他科学研究。该舱于 1990 年 5 月底发射,后与“和平”号轨道站对接飞行。
按照最初的计划,“和平”号轨道站要对接上 5 个与它本身的重量
(20t)差不多的大型舱体。除了上述几个专用舱外,与他对接飞行的还应有一个“光学”专用舱和一个“自然”(也称“生态”)专用舱。待轨道站复合体全部组装完毕后,它将是迄今在太空中最重的人造航天器,比当年美国的“天空实验室”大约重 135t。
勒·德·基齐姆和弗·阿·索洛维耶夫是在“和平”号轨道站内工作的首批“基本乘务组”成员。他们于 1986 年 3 月 13 日乘“联盟Т— 15”起飞,15 日与轨道站对接,5 月 6 日又与轨道站分离并转移到“礼炮—7”—“宇宙—1686”轨道复合体内工作。6 月 25 日他们再次返回到“和平”号轨道站内,首次完成轨道间的转移。他们要完成的主要任务是进行地球物理实验、研究地球资源和地球周围环境。
后来,不断有航天员乘务组来站工作和考察,而且至今仍在继续。下面只简单介绍两次创记录的飞行。
1987 年 2 月 6 日,航天员罗曼年科和拉维金一起乘“联盟ТМ—2”
号飞船飞临“和平”号。罗曼年科这次创造了连续飞行 326 天的长期飞行记录。在漫长的近一年的飞行过程中,他和同事们一起完成了大量的科学考察工作,进行天体物理实验 600 次,地球物理实验 130 次,加工
工艺实验近 100 次,医学—生物学实验 170 次,对地球目视观察 80 余次。飞行中还多次出舱活动。
继罗曼年科之后,前苏联航天员季托夫和马纳洛夫再次刷新航天记录。自 1987 年 12 月 21 日至 1988 年 12 月 21 日他们在轨道站上工作了
366 天,突破“一年”的期限,为将来的星际飞行(比如载人火星飞行) 积累了必要的经验和医学数据。
在“基本乘务组”悠长的与世隔绝的考察飞行过程中,他们热情地接待了一批批来访者乘务组。参加“拜访性乘务组”的国际航天员也来自像法国、日本、英国等不同社会制度的国家。
“和平”号轨道站复合体,作为一个稳固的、大型的、多功能的航天基地,已经并必将继续在经济、科研及军事应用方面发挥巨大的作用。
(四)天上载人机动装置
前苏联第一个天上用载人机动装置的研制工作始于 60 年代初,终于
1968 年。当初,前苏联曾打算在“上升”号飞船上进行一次纯女性乘务组的飞行,而且要进行太空行走,即出舱活动。舱外活动时航天员就乘坐这种载人机动装置。
当时研制成的载人机动装置装有 4 个固体火箭发动机,用于前后向
运动,有 14 个喷气推进器,用于旋转和进行 6 个自由度的机动。该装置重 90kg,工作寿命 4 小时。
60 年代女航天员出舱活动的计划随着柯洛廖夫的去世被取消,故第一代天上用载人机动装置始终没有使用,后来一直陈列在生产厂家的博物馆内。
80 年代中期,前苏联开始研制第二代载人机动装置。1989 年已经制造出两个。它是一种环抱式背负装置。其前部有一个刚性带状架,用两个铰链加以固定。带状架包含了系固航天服及机动装置的一些附件。如一个中央闩,两个边闩及望远镜旋转臂的配件等。载人机动装置的关键系统是电源系统、推进系统和无线电遥测系统。它们都有备份,所以, 一旦出现故障不会造成航天员回不了轨道站。电源系统包括两个银—锌蓄电池,一个主用,一个备用。除了供机动装置用电外,该系统还能给航天服提供备用电力。激励系统包括两套冗余装置。每套由一个空气供应箱、一套阀门、一个减压器、 16 个各能产生 5N 推力的推进器组成。在工作时,第一套装置首先使用。当空气供应箱内的气压降至 11.0MPa 时,第一套装置关闭,第二套装置激活。第二套装置内的空气可以用完, 用第一套装置内剩余的空气确保航天员返回密封舱。
从外形看,前苏联的载人机动装置与美国航天局研制的同类装置相似。但据生产厂家称,他们的要比美国的性能优良(见表 6—2)。
俄罗斯现准备对载人机动装置进行改进,以提高其推进系统的总推力。还要增加一个能使航天员在丧失能力时自动返回航天器的系统,增设一个能提供有关航天员位置及其行为的信息的无线电导航系统。
表 6—2 美苏载人机动装置性能比较
性 |
能 |
前苏联 (第二代) |
美国 |
前苏联 (第一代) |
---|---|---|---|---|
独立工作时间/小时 |
6 |
6 |
4 |
|
离开航天器的最大距离 |
100 |
100 |
||
载人机动装置重量/ kg |
218 |
154 |
90 |
|
航天服重量/ kg |
105 |
124 . 9 |
||
装置工作压力/(kg / cm2) 主用 |
0 . 4 |
0 . 3 |
||
备用 |
0 . 27 |
0 . 21 |
||
应急 预供氧时间/小时 |
0 . 22 0 . 5 |
0 . 21 3 . 0 |
||
散热/(千卡/小时) |
600 |
500 |
||
总推力/吨·秒 |
12000 |
7000 |
||
速度/( m / s ) |
30 |
20 |
32 |
|
推进剂燃料 |
空气 |
氮 |
固体燃料与空气 |
|
每个推进剂的推力 |
5 . 0 |
7 . 7 |
||
推进器数量 |
32 |
24 |
||
自动姿态稳定精度/° |
± 2 |
± 0 . 5 ~ 2 |
||
载人机动装置比冲/(吨·秒/千克) |
55 |
45 . 4 |
前苏联第一个天上用载人机动装置已于 1989 年 12 月被送到“和平”
号轨道站复合体的“量子”号舱内。航天员谢列布洛夫于 1990 年 2 月 1 日首次出舱乘坐该装置进行了试验。4 天后船长维克托林科再次试验了它的性能。他们出舱活动时由一根绳索将装置与“量子”舱舱口连在一起, 以防万一。
在第一次试验过程中,航天员谢列布洛夫从“量子”舱的过渡舱出来后,马上启动机动装置。他把机动装置的两个控制臂从它们的收藏位置升起来,打开导航信标,检查各个系统。所有系统都开始工作后,谢列布洛夫驾驶机动装置离开“量子”舱。此时,留在舱内的维克托林科用电视摄象机记录他的伙伴的活动。航天员谢列布洛夫在舱外还用连在他头盔处的摄影机进行摄影。当时,前苏联电视台停放一部电影,对这一历史性的太空自主机动活动进行新闻报导。
在谢列布洛夫在舱外活动期间,船长在舱内操纵一个绞盘,随时控制绳索的长度,以便在紧急情况下把工程师安全拉回站内。然而在美国首次试验其载人机动装置时,并没有系这类绳索。这是由于航天飞机本身具有较大的机动飞行的能力,万一装置失灵,它可以把航天员捉回到有效载荷舱内。
试验完成后,谢列布洛夫把机动装置关掉并系牢在对接舱上,把控制臂放回收藏位置,自己从“量子”舱的过渡舱返回到站内。
维克托林科出舱驾驶机动装置的活动,不仅具有试验目的,而且带有首次实际应用的性质。在他的航天服上连有一个用来测量 X 射线和γ 辐射的光学仪器。维克托林科在离轨道站的不同距离上进行了测量。我们知道。载人航天器在飞行中暴露在严酷的宇宙辐射条件下,航天器外壳本身就是一个辐射源。航天专家们需要了解这个二次辐射源如何影响航天器内及它周围的环境,测量并获取有关数据,对于未来航天器的安全设计,意义重大,特别是在太阳大暴发期间。
维克托林科驾驶机动装置驶离轨道站 45m,总行程 200m。载人机动装置可用于轨道站,也可用于“暴风雪”号航天飞机,供航天员出舱作业时使用。它离开母航天器的最大距离是 100m,但由于系索的限制,它的机动范围为 60m。