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「禮炮計劃」:一個帝國的航天史詩


2017年12月19日20時 今日科學 愛太空
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一、緣起

太空競賽早期,因為蘇聯當局敏銳的洞察力,加上有謝爾蓋·科羅廖夫(Серге́й Королёв),米哈伊爾·揚格爾(Михаил Янгель)弗拉基米爾·切洛梅(Влади́мир

Челоме́й)等一批航天奇才領導的實力雄厚的科研隊伍,蘇聯的航天事業開展得順風順水有聲有色。在製造了令美國輿論震驚的「斯普尼克危機」後,第一次載人繞地飛行、第一次太空出艙等多個人類歷史的第一繼續令蘇聯力壓美國,幾乎成為20世紀60年代初期世界航天事業的一枝獨秀。

但一個國家的航天事業畢竟要依託其背後的綜合國力。自60年代中期以後,美國憑藉其雄厚國力與人才儲備開始逐步發力。1962年剛剛實現首次載人繞地飛行,僅僅7年後的1969年,美國的阿波羅計劃就將首批航天員送入月球,這種令人驚嘆的跨越式發展沒有雄厚的國力是不可能實現的。而在這種情勢之下,蘇聯也逐步從一個太空領跑者變成了追趕者。從1969年到1972年,隨著N-1運載火箭(蘇聯專為其登月計劃開發的火箭)4次發射試驗失敗,加上資金嚴重不足,蘇聯的登月計劃隨之流產。

看到自身的技術與經濟實力已經不足以在登月方面追趕美國,蘇聯當局便另闢蹊徑,將目光鎖定在了更加實用的空間站建設上。有趣的是,蘇聯的登月計劃雖然不了了之,但作為專為登月計劃而開發的聯盟系列飛船卻被保留了下來,並在此後的空間站建設乃至國際空間站建設中扮演了重要角色。

1969年1月16日,就在阿姆斯特朗成功登月的6個多月前,蘇聯的聯盟4號與5號飛船成功實現太空對接,這為空間站的建設邁出了堅實的第一步。

▲聯盟4號/5號太空船對接概念圖

之後,蘇聯一項旨在建設空間站的龐大航天計劃——禮炮計劃(Салют программа)拉開了帷幕。

二、禮炮初鳴

1971年4月19日,蘇聯質子K型運載火箭成功將人類首座空間站「禮炮1號」(Салют-1)送入預定軌道。這一壯舉翻開了蘇聯乃至整個人類航天事業的新篇章。

▲禮炮系列空間站家族

需要指出的是,蘇聯從1971年到1982年先後建造7座名為「禮炮」的空間站(從禮炮1號到禮炮7號),但整個禮炮計劃卻不僅僅只包括這7座空間站。事實上,該計劃總共包含13座不同用途的太空飛行器(包括空間站和軍用衛星)。禮炮項目在計劃之初,就按照用途被分為「軌道空間站」(即Долговременная орбитальная

станция,簡稱ДОС)和「軌道試驗站」(即Орбитальная Пилотируемая Станция,簡稱ОПС)兩大部分。前者主要用於科研,後者主要用於太空偵察。

▲禮炮計劃太空飛行器一覽表

從上表中禮炮項目太空飛行器的編號(從純科研用的ДОС和軍事用途的ОПС),可以看清楚其具體用途。由此可見,禮炮項目從一開始就不是單純為了「追求詩與遠方」的太空探索理想而設計。

具體到禮炮計劃中的載人空間站,又可以依據對接類型劃分為兩代。比如禮炮1/2/3/4/5號為單艙、一個對接口,可劃歸為第一代空間站。而禮炮6/7號也是單艙,但有兩個對接口,可劃歸為第二代空間站。作為早期的空間站,雖然整個禮炮計劃橫跨了兩代,但整體結構還是簡單小巧,且受限於技術水平留空時間普遍不長。

禮炮1號分為三個艙室,即傳送艙(переходный отсек ,簡稱ПО)、主艙(рабочий отсек,簡稱PO)和輔助艙(агрегатный отсек,簡稱AO),之後的禮炮系列空間站的艙室大體是按照這個模式設計的。

▲禮炮1號與聯盟號飛船線條圖

回到人類首座空間站禮炮1號身上。禮炮1號入軌一帆風順,但在1971年4月23日,原本計劃與其對接的聯盟10號飛船在太空中與之失之交臂,航天員弗拉基米爾·沙塔洛夫、阿列克謝·葉利謝耶夫和尼古拉·魯卡維什尼科夫根本無法進入空間站,只能於次日悻悻然返回地球。

2個多月後,聯盟11號飛船終於實現與禮炮1號的對接。格奧爾基·多勃羅沃利斯基(Г. Т. Добровольский),維克多·帕查耶夫(В. И. Пацаев)和弗拉季斯拉夫·沃爾科夫(В. Н.

Волков)3名航天員成功進入空間站,進行了為期23天的科學研究活動,包括利用安裝在禮炮1號上的一座名為獵戶座1號的天文望遠鏡進行了天文觀測——這是人類首次在大氣層外進行天文觀測。

▲由聯盟11號拍攝的禮炮1號空間站

三、為有犧牲多壯志

一切順利,直到聯盟飛船返回地球時,悲劇發生了。1971年6月29日UTC時間23時左右,當聯盟11號的返回艙與軌道艙分離準備進入大氣層時,返回艙的壓力閥門居然被意外震開,導致返回艙密封性破壞,艙內壓力迅速失衡,三名航天員因為缺氧與體液沸騰而犧牲。等到救援人員趕到已經落地的返回艙,裡面的航天員早已沒了氣息。這是自1967年聯盟1號搭載航天員科馬洛夫墜毀以來,蘇聯最嚴重的一起航天事故。

▲蘇聯於1971年發行的紀念聯盟11號三名犧牲的航天員的郵票

在此次嚴重事故之後,禮炮計劃又發生多起重大事故,比如ДОС-2號、禮炮2號、宇宙557號,都因為技術故障而最終墜毀,所幸這些空間站都只是在發射之初遭遇的事故,沒有造成人員傷亡。

失敗固然令人沮喪,犧牲更令人哀痛。經歷過多次失敗後,到了禮炮3號,禮炮計劃終於步入正軌,逐漸成熟。禮炮3號成為整個計劃中第一個完成航天員安全入艙與安全返回的空間站。

▲禮炮3號線條圖

四、太空中的搶修

基於前期的經驗與教訓,蘇聯又先後成功發射禮炮4/5/6/7號空間站。同時期美國也毫不相讓,在70年代初期也就是阿波羅計劃還在實施中的時候,先後成功發射了3座載人空間站"天空實驗室"(Skylab),太空梭也呼之欲出。

▲蘇聯發行紀念禮炮6號成功發射的郵票

▲美國太空梭與蘇聯聯盟號飛船線條對比圖

而蘇聯方面,1982年4月19日,禮炮系列載人空間站的集大成者——禮炮7號(也是最後的禮炮空間站)成功進入預定軌道。當碩大的禮炮7號成功張開太陽能電池板後,幾乎沒有哪個身處拜科努爾基地的蘇聯航天人對此次任務的成功抱有半點懷疑。

▲禮炮7號空間站與TSK空間艙對接線條圖

沒錯,禮炮7號可以算是禮炮計劃中最成功的載人空間站,在太空逗留了長達10年時間。但她卻發生了令人心驚肉跳的險情。

1985年2月11日,原本在近地軌道繞地飛行、時不時像旅館一樣接待來訪航天員的禮炮7號,突然與地面失去聯絡。起初,地面控制中心通過遙測得知,是空間站的電子系統出現故障,導致無線電設備關閉。後來又發現空間站的過流保護裝置也存在故障,一系列電路故障導致空間站在當天下午即完全失去與地面控制中心的聯絡。此時空間站並沒有航天員駐留,沒有人知道裡面到底是什麼情況。

遠在雲天之上的禮炮7號,如同迷航的雛鷹一般,是任其在太空飄蕩直至墜毀,還是想方設法送航天員上去拯救?蘇聯當局經過一系列思想鬥爭,最終選擇了後者,迅速形成了兩套讓飛船與禮炮7號的對接方案

方案1:常規手動對接。飛船從低軌道接近空間站,直接對接。前提是空間站受到地面控制中心的有效控制。以禮炮7號目前的狀態來看,顯然是不具備這樣的對接條件的。

方案2:非常規捕獲對接。飛船以低軌道接近空間站,通過不斷測定自身與失控的空間站的位置,實施一系列複雜的機動動作,在保持與空間站的統一軌道後,實施對接。

可以想見,方案2的技術難度是相當大的,但這些從來都難不倒膽大心細的蘇聯航天人。最終,蘇聯從為數不多的有飛船對接與維修經驗的航天員中優選出兩名航天員擔當此次極具風險的搶修行動——弗拉基米爾·賈尼別科夫(Александр Александров 下圖右)與維克多·薩維內赫(лади́мир Ля́хов

下圖左),他們將搭乘聯盟T13飛船前往拯救禮炮7號。

1985年6月6日,聯盟T-13號飛船成功發射。與之前預想的有些不同,面對一座完全失控的空間站,對接工作異常順利,整個過程行雲流水一般。

▲在實現對接之前,聯盟T13飛船拍攝的禮炮7號空間站

接下來就要進入空間站了。由於禮炮7號此時已經漫無目的的飄蕩了幾個月,艙內情況誰也不知道,只是根據遙測數據得知艙內溫度很低。在經過加熱等準備工作後,賈尼別科夫和薩維內赫進入被遺棄多日的禮炮7號。兩人戴著棉帽,忍受著低溫,開始了複雜而艱苦的修復工作,禮炮7號終於在6月13日恢復正常運轉。

▲完成修復工作後,兩人在空間站內合了影

五、尾聲

人類首次太空維修,就在這波瀾不驚的幾天內上演了。在完成這次史詩一樣的任務後,賈尼別科夫與薩維內赫搭乘後來對接的聯盟T-14號飛船平安返回地球。因為在此次任務中居功至偉,他們均被授予蘇聯英雄勳章。

兩位航天員至今仍然健在,被他們拯救的禮炮7號又持續在近地軌道運行了7年,直到1992年2月失控墜入大氣層。而此時,曾經製造她乃至製造整個禮炮系列載人空間站的蘇聯,已經不存在了。

今日,當美俄航天員進入國際空間站握手互致祝福時,當中國的航天員進入天宮空間實驗室俯視地球時,他們是否還會想起曾經響徹天際的「禮炮」?


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