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第4章 空间站(4)

服务舱在“礼炮1”号的最后边,它是一个直径2米的圆筒,里面装有变轨发动机和推进剂。“礼炮1”号通常在离地面250千米高的近地轨道上飞行。它离地面的高度比美国的“天空实验室”要低(“天空实验室”离地面是430千米),容易看清地面目标。但是,离地面越近,空气阻力越大,空间站的飞行寿命越短。“礼炮1”号有了变轨发动机,就可以随时开动变轨发动机来修正飞行轨道,延长飞行寿命。这是“礼炮1”号比“天空实验室”优越的地方。

在对接过渡舱和服务舱外面,装有4块太阳能电池帆板,供给“礼炮1”号全部仪器设备所需要的电能。

“礼炮2”号到“礼炮5”号,结构做了两项重大的改进:

第一项,减少了一块太阳能电池帆板,三块太阳能电池帆板装在轨道工作舱的外面。这些帆板在轨道上展开后,能对准太阳,这样不仅提高了太阳能电池的供电效率,而且能对空间站起平衡稳定作用。

第二项,在对接过渡舱里增加了一个空气锁,使“礼炮”号的宇航员能通过这里到宇宙空间去工作和活动。

从1号到5号的“礼炮”号只有一个对接舱口,只能停靠一艘“联盟”号飞船。“礼炮6”号又增加了一个对接窗口,使得两艘“联盟”号飞船能同时停靠在“礼炮6”号上。

在“礼炮”号空间站上,进行了天文、地理、医学和材料加工等方面的大量科学研究,获取了许多重要科学资料;其中3号和5号两艘还专门执行军事任务,搜集军事情报。然而,前苏联也为此付出了极大的代价。

“礼炮3”号和“联盟”号飞船对接

“礼炮1”号于1971年4月19日进入近地点是200。千米、远地点是222千米的绕地球椭圆轨道。过了一个半月,三名宇航员乘坐“联盟11”号飞船于6月6日莫斯科时间上午7时刃分起飞,前往“礼炮1”号。“联盟11”号进入几乎和“礼炮1”号相同平面的轨道,但是高度要低一些(近地点是185千米,远地点是270千米)。此后,宇航员开动飞船的变轨发动机,去追踪“礼炮1”号,并于第二天莫斯科时间上午10时45分和“礼炮1”号对接在一起,三名宇航员通过对接舱口爬进“礼炮1”号轨道工作舱。第三天,宇航员开动“礼炮”1号的变轨发动机,把“礼炮1”号和“联盟11”号一起推向离地250千米的圆形轨道。三名宇航员在“礼炮1”号里工作和生活了21天。到6月29日,莫斯科时间21时28分,三名宇航员带着飞行日记和试验结果离开“礼炮1”号,返回“联盟11”号飞船。一切都进行得非常顺利。出乎意料的顺利,使三名宇航员欣喜若狂,因为等待着他们的将是欢迎的人群和美丽的鲜花,以及接踵而来的颂扬、勋章、升官……于是,飞船指令长得意地向地面报告说:“飞船上的一切都很满意。我们的情况好极了。我们准备返回。”地面控制站也兴高采烈地回答说:“你们好!我们很快就要在你们出生的地球上见面了。”“谢谢!现在我们开始返回。”接着,他就驾驶飞船离开“礼炮1”号,开始返回地面。6月30日莫斯科时间凌晨1时35分,宇航员开动飞船制动火箭,飞船脱离轨道。1时47分27秒,“联盟11”号和地面之间的通信中断。

飞船进入大气层减速,此后,在离地面7千米的高度打开了主伞,在离地面1米处软着陆缓冲火箭点火。“联盟11”号飞船平稳着陆。地面搜索直升飞机很快发现了它。回收人员满怀希望赶到那里,打开飞船的舱门。顿时,眼前的景象把他们惊呆了。原来,三名宇航员已经死在座椅上。这次空间悲剧,对前苏联空间技术的发展是一次重大打击,使前苏联的载人飞行几乎停止了两年,直到1973年4月才继续发射“礼炮2”号,可是偏偏又碰上了一个短命鬼,“礼炮2”号人轨以后,没有几天时间就发生剧烈振动,壳体破裂,离开轨道坠人大西洋。

不断改进的第二代

经过科学家们的研究改进,使第二代空间站“礼炮6”号和“礼炮7”号都增加了一个对接舱口,这样,就可以同时与两艘飞船组成轨道复合体,一个舱口接待?联盟”号载人飞船,另一个舱口可供“进步”号货运飞船定期往返空间站对接之用,为宇航员及时运送工作生活必需品。这样,不仅可以扩展宇航员的活动范围,还使空间站停留时间明显增长,使空间站向长寿命方面又迈进了一步。

在第二代“礼炮”号空间站上,安装了许多新型设备,其中最令人感兴趣的是供宇航员锻炼身体的“航天体育场”。在场内设置了许多奇特的体育活动器具,例如:

自行车记功器它并没有车轮,也不会前进,而是在地板滚轮上有一块轻质锻板和塑料相结合的板,人踏在板子上,身体被4根弹性安全带固定起来,手扶“车把”两脚踩动踏板,同时通过传感器把脚踏的“功”记录下来并显示出来,规定宇航员每天要“骑行”不少于4~4.5千米。

微型跑道是一种皮带式滚道,宇航员一跑上去,就被约490牛的皮带拉力向后拉,迫使宇航员不断地“向前跑”,其实是原地不动。每天要跑不少于3~4千米。

负压力裤这是一种专用的特殊航天服,穿上这种航天服打开专用泵,把“裤子”里的空气抽出来,使血液从头部向下肢流动,给人体增加负荷,克服失重影响,使血液得以重新分配。

还有“弹射拉力器”等等。这些器材都有自动记录装置并及时传给地面指挥中心,使航天医生及时掌握宇航员的身体情况。

1977年9月29日发射上天的“礼炮6”号在太空先后接待了30艘(“联盟”号和)“联盟-T”号载人飞船与“进步”号货运飞船,使驻站16批33名宇航员累计载人飞行676天/人,完成了120多项科学实验计划,拍摄了一万多张照片。宇航员还在站上进行了相当复杂的安装修理工作。例如,1979年两名宇航员在太空拆除了一座射电天文望远镜KPT-10的天线;1980年三名宇航员更换了温度调节系统的水泵唧板;1980年两名宇航员创造了连续飞行185天的当时最高记录。这座空间站最后又在无人状态下自主工作了8个月,提供了许多重要科学考察资料。到1982年7月29日才坠人大气层烧毁。

前苏联的“礼炮6”号空间站是1977年9月29日从提尤腊塔姆空间发射场发射的。“礼炮6”号所进入的初始轨道近地点219千米、远地点275千米,轨道倾角51.6度、周期89.1分。“礼炮6”号主要由一个服务舱和两个可居住的密封舱组成。这两个密封舱1个是位于站体后边的过渡舱,1个是工作舱。工作舱系由两个不同直径的圆柱体构成,中间同舱伺段连接起来,整个工作舱长9米。“礼炮6”号前后有两个对接装置和20多个观测窗口,“礼炮6”号所装载的观测仪器设备,比以前各型号所载仪器有所改进。当“礼炮6”号同两艘“联盟”号飞船对接后的总长可达30米,总重约32吨。

工作舱是空间站的中心。舱内设有各种仪器设备、控制中心、电传打字机及宇航员体育锻炼设施、医学监控设备、卫生设备、废品贮存容器、两架遥控照相机等。过渡舱设有天文观测、定向设备、照相控制设备等。在过渡舱和工作舱的舱间段中,装有所有的生物医学设备,以及光谱仪、多光谱摄像机、两台黑白站内摄影机、3台站外摄影机和1台彩色摄影机。

服务舱呈圆柱形。服务舱由螺栓固定在工作舱后面。舱内装有机动变轨发动机系统、燃料箱、气瓶、供电线路设备、姿态控制发动机、交会信标、电视摄像机、对接装置闪烁信号灯、无线电天线系统、太阳能电池帆板、对日定向设备等。3块大型太阳能电池帆板安装在轨道站的工作舱外部。这些帆板在人轨后自行展开,分别对太阳定向。展开的帆板还对空间站起着稳定平衡作用,以防空间站翻转。3块太阳能电池帆板的光电池面积为60平方米,可提供4000瓦的电能。

“礼炮6”号除进行了一系列军事侦察活动外,还进行了一系列空间科学研究活动。例如对地摄影,拍摄了西伯利亚中、西部的图片,观测了极区冰块、海洋、陆地,以及洪水灾情、非洲森林火灾等情况。在天文观测中,宇航员用红外望远镜和小型光学望远镜,观察了木星和天狼星的运动、银河系中心、猎户星云、星际氢云、北美加拿大上空的北极光,测量了与天气预报有关的高层大气及其红外辐射等。空间材料制造,在空间失重条件下进行了焊接、制造新型合成材料和半导体材料的试验;研究了失重条件下金属熔化的扩散过程等。生物医学实验研究了蝌蚪在空间环境中的繁殖情况,做了水藻球的生长实验,观测了宇航员心血管系统等。

“礼炮6”号空间站人轨后,于1977年10月29日首次与“联盟25”号进行了对接试验,结果由于“联盟25”号对接装置发生故障而失败。但是,随后“礼炮6”号与“联盟”26、Z7、28、29、30,31、32号七艘飞船对接成功,又与“进步”1、2、3、4号无人运输飞船对接成功,从而实现了两艘飞船同时与“礼炮6”号空间站前后对接飞行。然而在这一系列对接试验飞行成功之后,“联盟33”号却再次发生了对接失败的事故。

“礼炮1”号于1971年4月19日发射,仅与“联盟11”号对接成功。“礼炮2”号1,973年4月3日进入轨道,人轨后4小时,4块太阳能电池帆板与空间站本体脱离,飞行11天后,整个空间站自行解体,以失败告终。“礼炮3”号首发未能进入轨道于太平洋上空坠毁,因不能公开宣布而混编在“宇宙”号系列中,以掩人耳目。1974年6月34日又补发了“礼炮3”号,人轨后“礼炮3”号仅与“联盟14”号对接成功。1974年12月26日发射的“礼炮4”号与“联盟”17、19、20号进行了对接飞行。“礼炮5”号1976年6月22日人轨后与“联盟21”号进行了对接飞行,不久进入大气层烧毁。

1982年4月19日“礼炮7”号空间站发射上天。先后共接待11批28名宇航员,驻站机组人员中有包括第一个女宇航员萨维茨卡娅的混合乘员组,还创造了三名宇航员1984年在太空连续飞行237天的最高记录。新型空间站其基本构造与“礼炮6”号大同小异,还为宇航员准备了新型航天服和专用修理工具,使宇航员可在站上任何部位进行维修,更换部件。例如,两名宇航员修复了出了故障的站载机动发动机,使它能继续正常运行,保证了空间站的更长寿命期;更有意义的是两名宇航员操纵的载人飞船成功地与已不能工作的“礼炮7”号对接,然后进入空间站内排除了故障,使它又重新开始工作。当时这件事引起世界航天界的极大震动,认为就其操作复杂程度和风险程度来说,都是航天史上没有先例的壮举。

在这期间,“礼炮7”号在载人运行1250天中曾先后与无人货运飞船“宇宙-1686”、“宇宙-1443”、载人飞船“联盟-T-9”号、“联盟-T-15”号等10艘载人飞船实现了航天器太空“三位一体”的对接航行,创造了人类航天史上又一个“第一”。

这种对接的技术要求很严格,对宇航员和空间站都是一场严峻的挑战;例如:1982年4月“礼炮7”号发射上天后,到1983年3月又发射了新型无人货运飞船“宇宙1443”号。上天后不久,这介大型航天器自动对接成功,这在当时已算“常规动作”了。随后不久,同年6月27日,载人宇宙飞船“联盟-T-9”号也发射人轨,这次要进行一次史无前例的“三位一体”太空对接。经过绕地球飞行一天的对接准备工作,在最后一圈时要完成与“礼炮7”一“宇宙-1443”的对接。

对接最重要的动作是首先保证使之运行轨道完全一致,然后是要求极高的准确性。“联盟-T-9”号宇航员使之追赶到与空间站还有110米的距离时,就完全靠自动驾驶仪以每秒90厘米的速度自动接近。到接近完全靠在一起时,地面指挥中心发出指令:“对接!”两个航天器开始缓缓地“软接触”。首先是定向杆轻轻地插入对接框的槽内,减震器开始工作,确保两个宠然大物避免互相猛力碰撞,样子就好像地面火车站上机车与车厢对接挂钩的“詹天佑”连接钩工作似的,使在车厢里的旅客毫无感觉,才是司机的高超驾驶术的反映。当然,这次对接是全自动的,完全达到了完美的程度,只经过20秒后电网接头等也对接连好。“对接成功!”仅用了15分就在太空完成了如此复杂高超的工作,不能不令人叹为观止。当时,就引起了世人的极大振奋,传为佳话,这为以后的多元复合体的组成提供了重要经验。

“礼炮7”号很好地完成了各项预定任务,于1986年8月停止了载人飞行,与“宇宙”1686号无人货运飞船组成的“两位一体”空间复合体转移到更高的轨道上飞行,并继续自动地收集、发回站上各系统工作数据,为研制未来的宇宙复合体、轨道平台提供依据。就是这个“礼炮7”号空间站创造了最终工作寿命达8年之久的最高纪录。

“礼炮7”号的主要弱点是:座舱越来越显得狭小,使本应装在工作舱的许多设备被迫塞进了居住舱;空间站内部操纵自动化程度还不够高;两个对接口还嫌太少等,这些都亟待改进。

“礼炮”号空间站上的生活

“礼炮6”号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101.31~127.97千帕。氧分压为20.53~25.99千帕。二氧化碳分压为178.62~906.44千帕。

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,其色诲既不太刺激;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。

空间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,在淋浴过程中宇航员用带嘴、鼻夹具装置的专用呼吸软管呼吸。宇航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。

当空间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空间站定向及克服大气层上层的制动作用的燃料储备能力。

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