书城童书《太空宇航知识篇》(三)
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第16章 空间站(16)

“联盟”号飞船是迄今为止前苏联使用时间最长、发射次数最多的一种航天器。它对“空间站”的建立,乃至前苏联整个航天业的发展立下了汗马功劳,做出了巨大贡献。在1967年4月~1981年5月长达14年中,该型号的飞船共发射40次。在1967年4月~1970年6月期间的9次发射,主要目的是建立空间站复合体做技术准备。后来,该飞船既是空间站的载人运输飞船,对接后又是整个空间站复合体的组成部分。

“联盟T”号飞船是“联盟”号飞船的改进型。船上装备了太阳能电池组、新型无线电通信系统、导航定位系统、飞行控制系统和计算机系统。1979年12月26日首次试飞时不载人。完成“联盟T”号飞船首航任务的是宇航员尤.弗.马雷谢夫和弗.弗.阿克森诺夫。他们驾驶着飞船与“礼炮6”空间站一“联盟35”号飞船复合体实现了轨道对接。包括不载人飞行,该型号飞船先后共计发射15次。

“联盟TM”号飞船是一种“联盟T”改进型的载人飞船改进主要涉及飞船的动力性能和船上系统。它可以将3名字航员送上350~400千米高的轨道(以前的轨道高度是300千米)。为此所采用的措施是减少飞船的净重和采用更轻、更坚固的材料制造应急救生系统和新的发动机装置。在与空间站会合、停靠和对接时也使用船上的发动机来实现。此外还完善了宇航员与地面之间的无线电对话系统、角速度测量仪器、发动机燃料储存装置等。首次乘坐这种新型飞船的宇航员是尤.弗.罗曼年科和阿.拉维金。他们1987年2月6日乘“联盟TM-2”起飞,是“和平”号空间站的第二批主乘务组成员。在他们飞行期间前苏联宇航员阿.普.阿列克桑德罗夫、阿维克托林科和一名叙利亚宇航员姆·法利斯乘“联盟TM-3”号前来拜访。

共同飞行8天后阿列克桑德罗夫更换拉维金留站工作,罗曼年科继续留站工作,而另三名宇航员乘“联盟TM-2”返回地面。1987年12月21日布.季托夫、姆.马纳洛夫和阿.列夫钦科乘“联盟TM-4”来站轮换罗曼年科和阿列克桑德罗夫。四日罗曼年科、阿列克桑德罗夫和列夫钦科乘“联盟TM-3”顺利返回。届时罗曼年科连续飞行326天,再次刚新了长期飞行记录。在将近一年的飞行过程中,罗曼年科同其他宇航员一起完成了大量的科学考察工作,对前苏联国民经济发展和国防建设做出了巨大贡献。他们共进行天体物理实验600次,地球物理实验130次,加工工艺实验近100次航天医学一生物学实验170次,为国民经济各部门对地目视观察80余次。

美国和前苏联以前研制的飞船现在均已全部淘汰不用了。“联盟TM”号飞船是目前世界上仍在继续使用的唯一的一个飞船型号。自1967年4月“联盟1”号飞船首次飞行至今,该系列的飞船已运营了近30年。实践证明,这是一种经久耐用、性能良好的运输飞船,目前它仍没有被淘汰的趋势。不仅如此,美国还计划将它作为未来国际空间站营救宇航员的运输工具。尽管美国已经拥有更先进的航天器——航天飞机。

宇宙飞船的对接——美、前苏首次太空握手

航天活动中有许多重大成就,两艘异国的飞船在太空对接就是重本成就之一。

在太空航行中,如果一艘宇宙飞船突然发生故障,另一艘宇宙飞船如何去营救呢?为此,人们设想首先是接近,然后是对接。于是,美与前苏双方商定设计共同的对接系统,作为航天营救的重要措施之一。

1970年,10月两国成立了联合工作组,负责制定计划,研制新的对接技术和设备。1972年5月,两国正式签订了前苏联“联盟”号和美国“阿波罗”号宇宙飞船于1975年对接并联合飞行,双方宇航员到对方宇宙飞船互访的协议。

在此之前,两国各自实施了本国飞船间的对接,如1965年12月15日,美国飞船“双子星座7”号和“双子星座6”号实现了世界上第一次太空交会对接;1968年10月26日,前苏联飞船“联盟”2号和“联盟”3号成功地在太空自动交会对接。

“联盟”号飞船重量约6.8吨,最大长度7.5米,最大直径2.72米,宇航员座舱直径为2.2米,宇航员座舱的总体积10立方米。

“阿波罗”号宇宙飞船由轨道舱和登月舱组成,飞船呈圆形,长约18米,包括推进剂在内的总重量约44吨。

1975年7月15日格林威治时间12时加分,“联盟”号飞船点火升空,8分50秒后顺利进入188~223千米、倾角51.8度的预定轨道,然后作机动飞行,将轨道调整到225千米的圆轨道。当日19时50分,美国的“阿波罗”号飞船从肯尼迪宇宙中心用“土星”1B号火箭发射,也进入150~167千米、倾角51.8度的轨道,然后机动飞行,进入“联盟”号飞行的轨道。

两艘飞船在太空飞行近2天后,即7月17日16时9分9秒在太空首次对接成功,并开始了联合飞行,然后两艘飞船分离。分离后10小时,又进行了第二次对接,并开始了对接飞行,“联盟”号飞船的宇航员、指令长列昂诺夫,随机工程师库伊索夫与“阿波罗”号飞船宇航员、指令长斯塔福德,对接舱驾驶员斯来顿,指令舱驾驶员布兰德相互握手,并实现了互访,实现了异国飞船的宇航员首次共同生活在一起的宿愿。这两艘飞船对接飞行了两天。

两艘飞船在完成预定的试验任务后,各自顺利地返回了地面。“联盟”号宇宙飞船7月21日安全降落在前苏联哈萨克境内,飞行总时间为142小时30分。“阿波罗”号宇宙飞船7月24日落在太平洋上,飞行总时间为217小时28分。

“阿波罗”-“联盟”号飞船对接状态

在这次联合飞行中,除宇航员互访外,双方还共同完成了35项科学实验,其中联合实验5项。这5个科学实验项目是:人造月蚀;多用途熔炉;紫外线辐射吸收;辐射与失重对真菌的培养和影响;宇航员对微生物的免疫力。

两艘从不同地区发射的飞船,在太空对接成功,是航天史上的奇迹之一,它为营救发生意外事故的宇航员带来福音。

新型空间运输系统——航天飞机

空间站的问世,大大延长了宇航员停留在宇宙太空的宝贵时间。空间站作为各种实验的基地,无疑将为人类开发宇宙积累极为珍贵的经验和资料,同时空间站又为更多的人到宇宙中去旅行,打开了方便之门。用造价昂贵的火箭和飞船作为空间站和地面之间的运输工具,有其致命的弱点,即它只能使用一次,就是说每去一次空间站,都必须重新制造运载工具,这当然是极为不利的,可见研制能在空间站和地面之间反复飞行的新型运输工具,就成了当务之急。就是在这种背景下,美国宇航局制定了研制航天飞机的计划,并且于1972年1月得到了当时美国总统尼克松的正式批准。

航天飞机一身兼有火箭、飞船、飞机的性能,它可以像火箭那样垂直起飞,像飞船那样轨道飞行,像飞机那样滑翔降落,因而它可以穿梭似的来往于天地之间,这真是一种最为理想的运载工具。

如果我们剖析一下这一专多能的航天飞机,就会发现它是一个巨大的母子式火箭,它由三部分组成。一是最终进入轨道飞行的轨道飞行器;一是巨大的燃料贮存箱(以下简称外贮箱);一是两台固体助推器。

在这三木部件中,最大的是外贮箱。它是一个大圆桶,长46.8米,直径8.4米,本身重量就有30吨,在它里面装有703吨供给轨道飞行器主要发动机的液氢和液氧。外贮箱是航天飞机中唯一不能回收的部分。

外贮箱的两侧是两台固体助推器,这是直径3.7米,长45.眯的固体燃料火箭,里面装有503吨燃料,可以提供1315吨的巨大推力。航天飞机发射后两分钟,固体助推器就自行停止工作,并与母体分离,张开降落伞,徐徐下落,最后返回大地。回收后可以继续使用,据说可以重复使用20次。

轨道飞行器固定在外贮箱的背部,它的外形活像喷气客机DC9型。它长37.3米,直径4.6米,净重75吨。它的前段是密封的驾驶舱,里面与地面的环境大致相仿,可容纳4至7人,必要时可以容纳10人。中段是圆桶状的大货舱,可以容纳30吨重的有效负荷,这一段上还配有两个用来在太空装卸货物的遥控操纵臂;它恰如人的两手那样运用自如。尾部装有三台主发动机、两台机动发动机和各种气动舵。航天飞机起飞时,主发动机和固体助推器同时点火。助推器分离后,航天飞机依靠主发动机和机动发动机进入轨道。而轨道飞行器返回大地时,活像滑翔机那样经过滑翔、减速,最终停在跑道上,所以在轨道器两侧,特地安装了两个巨大的三角形机翼。

这种航天飞机的全长是56.8米,从外贮箱下部到轨道飞行器尾翼尖端的高度是23.3米,起飞前的重量大约为2000吨,其中85%是燃料,轨道飞行器满载时才100吨,只占整个航天飞机的5%。

为了尽快穿越地球大气,航天飞机也像普通火箭那样垂直起飞,起飞后两分钟助推器熄灭,并与母体分离。8分钟后轨道器主发动机也告关闭,这时外贮箱的燃料业已消耗一空,因而也立刻被抛弃。

航天飞机的轨道飞行器,可以反复使用几十次,甚至上百次,每一次所需费用与只能用一次的火箭或飞船相比,颇为便宜。因而我们说航天飞机的出现,具有划时代的重大奉义。

1977年8月12日,在加利福尼亚的范登堡空军基地,第一个试验用的轨道飞行器“企业号”,进行了载人单独着陆试验。它上面载有两名宇航员,被放在波音747飞机的脊背上,波音飞机起飞后45分钟达到75000米高空,这时“企业号”分离而去,单独在大气中滑翔。

这种试验虽然是成功的,但是作为航天飞机的真正的飞行试验,由于主发动机的试车屡出故障而一延再延。

飞行程序

研制航天飞机的工作,在美国是在公开地大张旗鼓地进行的,而前苏联当然也一定在积极筹划,不过它是处于保密状态的,因此局外人士所知无几。1978年美国的专家们认为,前苏联的航天飞机将于1985年投入飞行,它比美国的要略微小一些。作为第一个阶段,苏制航天飞机也是垂直起飞的,而1985年以后将进入以水平发射为标志的第二阶段。

两国都在积极研究航天飞机,看来这是可信的,人们将拭目以待航天飞机的新发展。