如果说苏联在冷战时期航天领域最大的成就,应该就是那些带有红星的空间站吧!与美国醉心于深空探测,不断地向更加遥远的太空发射探测器不同,苏联在冷战时期为现实斗争服务,更加注重近地轨道航天器的发展,发展了一系列卫星、空间站等。比如世界上第一个空间站“礼炮1”号就是苏联研制的,而美国只发射了一个“天空实验室”空间站,而苏联的“礼炮”系列空间站一共发射了7座。但其最巅峰的成果是被称世界上第一种第三代空间站的“和平”号。
虽然苏联先后发射了两代7艘“礼炮”空间站,具有了现代空间站的基本特点,即采用舱段式结构,由几个不同形状和尺寸的舱段组成,所有的仪器设备只能装在舱段内和舱段外表面。这种空间站外形简单,硬件少,造价低,可以用“质子”号运载火箭一次发射入轨。但有效载荷低,空间狭小,扩展性差,于是苏联从上世纪70年代末期开始了第三代“和平”号空间站的设计建造。图中是“和平”号空间站画作,可停靠苏联“暴风雪”航天飞机,没有想到的是后来只有美国航天飞机造访过这个空间站。
“和平”号空间站是人类首个可长期居住的空间研究中心,经过数年由多个模块在轨道上组装而成。空间站全长32.9米,体积约400立方米,重约137吨,其中科研仪器重约11.5吨。它是在太空工作时间最长、超期服役时间最长、工作效率最高、接待各国宇航员最多的太空站,俄罗斯宇航员波利亚科夫创造了单人连续在太空飞行438天的最高纪录。
空间站主体是一个舱段结构,总长13.13米,最大直径4.2米,总重20.4吨。它由4个基本部分组成:球形增压转移舱,直径2.2米,上面装有5个直径0.8米的对接窗口;增压工作舱,总长为7.67米,两个柱形段的直径分别为2.9米和4.2米;不增压服务-动力舱,位于空间站尾部,除装有主发动机和推进剂外,还装有天线、探照灯、无线电通信天线等;增压转移对接器,长1.67米,直径2米,位于服务-动力舱中央,提供第6个对接通道。
1986年2月20日凌晨,空间站主体的核心舱由“质子”火箭发射升空。
1986年3月13日,苏联发射了联盟T-15飞船。宇航员基齐姆和索洛维耶夫驾驶飞船于15日同和平号对接,并成为新空间站的第一批乘员。他们的主要任务是对空间站进行全面检查。随后,他们又驾驶飞船对接了仍然在太空的“礼炮”7号空间站,一次飞行停靠2个空间站这也是首次,而两人在太空共待了125天,于1986年7月16日返回地球。
1987年3月31日,苏联用“质子”运载火箭发射了第一个实验舱——“量子1”号,开始了“和平”号空间站的积木式的组装工作。图中就是1987年时候“量子1”号实验舱与“和平”号空间站主体核心舱对接的照片,注意左侧带三具太阳能帆板的白色舱段是主体核心舱,当中的黑白两色圆形舱段就是“量子”1号实验舱,而最右侧的是一艘黑色白帆的苏联“联盟”TM-3飞船。
“量子1”号实验舱是第二个发射升空的“和平”号空间站模块,也是第一个与核心舱对接的模块,载有科学实验以及天体物理观测设备。“量子1”号可对活跃星系、类星体和中子星进行研究,该模块还支持抗病毒药剂的筹备生物技术实验。原计划“量子1”号其实是与“礼炮7”号空间站对接的,后用于“和平”号上。
“量子2”号实验舱是第三个“和平”号空间站的组件,它由仪器-载荷舱、仪器-科学舱和闸门舱组成,总长12米多,舱内容积65立方米。其主要目的是给空间站提供新的科学实验仪器,以及更好的生命支持系统。“量子2”号于1989年11月26日由“质子-K”运载火箭发射升空。图为“量子2”号与“和平”号空间站核心舱对接成功。
“量子2”号实验舱致力于生命科学、材料科学以及地球观测实验的研究,携带了大量改善空间站生活条件的设备,包括从循环水中电解氧气的设备、一个供水设备、两个水再生系统、卫生系统、一个淋浴设备以及一个气密室。在气密室中还有一个用于舱外活动的背包式设备。这个设备可以增强了宇航员的太空行走能力以及完成一些复杂任务。气闸室的出舱口径是1米。
空间站的第4个模块是“晶体”号实验舱,也是第3个与核心舱对接的模块。“晶体”舱和以往的模块一样,最初的名字叫“量子3”号,重19吨。主要用于材料加工试验和生物技术试验,在宇航员操作下利用微重力环境生产大量高纯度工业元件,还装有进行地球物理和天体物理研究的遥感设备。该舱于1990年6月10日升空。这也是苏联时代最后一个升空的组件。
“晶体”舱还有一个独特的功能,就是配置了一个称为“异体同构对接装置”的多用途对接机构,最初就是为了和苏联自己的“暴风雪”航天飞机进行对接的,可是由于苏联的解体和“暴风雪”航天飞机的夭折,“晶体”舱这个对接机构也进行了改装,换成了美国的接口,使其能够适应与美国航天飞机对接作业。在“和平”号空间站上,总能够看到一个橙色的舱段,这就是那个与美国航天飞机对接的对接舱。
下一个对接的是“光谱”实验舱,也称遥感军事舱。原计划用来做地面监测,包括对地球自然资源、大气层、轨道站外表大气、近地空间自然和地球物理变化过程等进行研究,还可以用摄谱仪拍摄了太阳光谱。这是一个顶端锥形的舱室,它装配有4快太阳能电池,可为和平号提供补充能源,但它被称作军事舱,主要是因为原计划用它监测美国导弹发射技术和监测外空技术,当然计划没有实现。该舱内部装有生物医学和大气探测仪、计算机、离心机、测力仪等。这个舱室于1995年5月20日发射升空。
最后一个升空的舱室是“自然”实验舱,又称地球观测舱。它是前苏联和后来的俄罗斯最先进、最复杂的地球观测航天器,主要用途与光谱舱十分相似,主要用来对地球陆地、海洋和大气进行综合研究。后来该舱成为俄罗斯在“和平”号上唯一一个用来研究自然资源和大气物理状态的舱体。该舱在轨质量19.7吨,总长13米,最大直径4.35米,加压密封后体积为66 立方米。该舱室于1996年4月23日发射,至此“和平”号组装完成。图为与“和平”号对接的航天飞机,注意航天飞机对侧的带有长架的大型舱段就是“自然”舱。
完整的“和平”号空间站全长达87米,质量达123吨,有效容积470立方米。它作为世界上第一个长期载人空间站,自诞生之日起,共在轨道上运行了15载,大大超过了5年的设计寿命。它绕地球飞行8万多圈,行程35亿公里,进行了2.2万次科学实验,完成了23项国际科学考察计划。共有31艘联盟号载人飞船、62艘进步号货运飞船与其实现对接,还9次与美国航天飞机对接和联合飞行。
宇航员从“和平”号上共进行了78次太空行走,舱外活动的总时间达359小时12分钟。先后有28个长期考察组和16个短期考察组在上面从事考察活动,共有12个国家的135名宇航员在空间站上工作。俄罗斯宇航员波利亚科夫创造了单人连续在太空飞行438天的最高纪录。
“和平”号在服役期间也曾经多次发生事故,最严重的的一次是1997年6月25日。一艘不载人的“进步”M-34飞船从空间站“量子2”号舱的后对接口脱离空间站,在空间站任务指令长远距离操纵下准备与空间站的后对接口实现对接。但由于系统失灵,这艘不载人的飞船对空间站指令未作出响应,飞越核心舱体后,沿着空间站长轴直接向其最大的躯体飞去,并与“光谱”舱上的一块太阳能电池阵帆板相撞,造成“光谱”舱损坏。
“和平”号的原寿命只有5年,由于超期服役,空间站一直在与自己的工作寿命相抗争。空间站的中央计算机、蓄电池等电子设备已经严重老化,外表伤痕累累,太阳能电池供电也不正常,内部化学腐蚀严重。在上世纪90年代末,“和平”号日渐显露出工作寿命即将终结的迹象,再无回天之力。
2001年1月5日,俄政府总理卡西亚诺夫签署了结束和平号空间站工作的政府命令,准备结束它辉煌的历史使命。2001年3月20日,“和平”号空间站飞过了距地220公里的太空轨道,地面飞行控制中心对空间站的轨道参数、飞行姿态等信息进行综合分析之后,接连发出了两个制动信号,启动了与空间站对接的“进步”M1-5号货运飞船的发动机。在发动机的反推制动下,空间站的飞行速度陡然下降,开始快速向下飘落,并逐渐进入了预定的坠落轨道。
在“和平”号绕地球飞行的最后两圈内,地面发出了最后一个制动信号。3月23日,M1-5飞船开始控制空间站向地球大气层冲去,137吨的庞然大物脱离地球轨道向着南太平洋轰然坠落。大约22分钟之后,空间站进入大气层,位于斐济上空,空间站开始与大气发生摩擦燃烧,未燃烧殆尽的空间站残骸,落入了南太平洋冰冷的海水中,走完了15年不平凡的历程。
世界首个长久性空间站"和平号"不平凡的15年
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