书城工业技术航天航空小百科-航天事业的希望
17034400000011

第11章 一种理想的宇宙开发航天器(1)

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。

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3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。

前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20世纪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,即外形为圆柱体,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降落。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。

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。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760~960mmHg。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。