书城科普读物科学奥秘丛书-航空航天工程
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第8章 “嫦娥奔月”不是梦——宇宙飞船(2)

联盟号是前苏联的第三个载人飞船型号,它分为原型和改进型。联盟11号以前的为原型,改进型约有二十多艘。它们均是为建立空间站作准备的。

联盟号飞船由轨道舱、返回舱、服务舱三部分组成,总质量为六吨左右,全长七米多,呈圆筒形,直径约2.3米。轨道舱内部容积有五立方米,是宇航员工作和休息的地方。服务舱分仪器舱和发动机舱,这两个舱在返回途中都会被抛掉。返回舱也叫座舱,两壁有舱窗,带有缓冲火箭和降落伞。

联盟号飞船的发展充满了艰辛与灾难,数名宇航员死于非命。1967年4月,联盟1号载人飞船由于姿控发动机漏了燃料,飞船无法平衡;宇航员想尽了办法进行返降,但由于降落伞没有打开而使优秀宇航员格马洛夫摔死。1971年6月29日,联盟11号在返回时,由于返回舱与轨道舱连接处的密封出了问题,舱内空气泄漏,三名未穿宇宙服的字航员因爆炸性减压而死亡。

联盟号飞船做过国际合作的飞行,曾有七个国家七名宇航员通过飞船进入过空间站。联盟T号飞船从1978年开始进行不载人飞行试验,它使用了新宇宙服、新的燃料推进剂。从1979年12月到1985年9月,联盟T号飞船共发射了16艘。联盟TM号飞船是T号的改进型,首发是在1986年5月,它具有交合、对接、降落伞等系统。

美国

水星是美国第一代飞船型号。从1958年开始,美国水星历经了四年八个月,进行了14次飞行试验,这之中有六次不载人飞行,两次动物飞行,六次载人飞行。水星飞船一般只有一吨半左右,高约三米,外形呈圆锥形。飞船设置有定向、保障生命安全、控制飞行姿态的系统,部分的还有临险逃脱的能力。

它的最后一次发射是在1963年5月15日,飞船在太平洋中途岛附近的海上降落。

双子星座是美国第二代载人飞船。可以容纳两名宇航员,重约三吨,双子星座载人飞船外形像一个圆锥,它由服务段和再入段两部分构成。服务段设在飞船后部,由制动火箭系统和仪器设备舱两部分组成;再入段有三个舱室,有座舱。座舱也呈锥形,底部直径为2.3米,顶部直径为一米,可以乘坐两人,舱内有食品、水、仪表、制导和通信设备。座舱侧面还有三层玻璃的观察窗口。

双子星座飞船采用弹射座椅救生系统,这和一般战斗机上的弹射座椅救生系统大同小异。据说,双子星座飞船曾经拍摄过我国的长江口、湖南等地。

“阿波罗”是希腊神话的一个太阳神的名字。美国用它来为飞船和火箭命名,意义深远。美国的登月计划也称阿波罗计划,首次登月的“阿波罗11号”也只是登月飞船中的一艘。

从1961年5月25日开始,到1972年12月底,美国为实施阿波罗计划总共进行了17次飞行试验。阿波罗计划也并非一帆风顺。1967年1月27日,“阿波罗4号”宇宙飞船的三名宇航员,在当地时间13点进入飞船座舱时,由于电短路产生火花,使座舱起火,三名身着不能防火宇宙服的宇航员被烧死。

阿波罗1~10号飞船进行登月试验活动。11号到17号均采取实践登月行动,有六艘飞船到达了月球,它们是:

阿波罗11号,1967年7月16日—24日,在月球静海降落;阿波罗12号,1969年11月14日—24日,在月球风暴海降落;阿波罗14号,1971年1月31日—2月9日,在月球薄拉莫勒地区降落;阿波罗15号,1971年7月26日—8月7日,在月球亚平宁山哈得利峡谷降落;阿波罗16号,1974年4月16日—27日,在月球迪卡尔高地降落;阿波罗17号,1972年12月6日—19日,在月球曹拉斯利特罗山脉降落。

阿波罗飞船登月并非是直奔而去,而是采用月球轨道交合法,即:宇宙飞船从地球轨道进入月球轨道,再推向月球背面;然后再从月球背面进入月球轨道,并转入地球轨道,回到地球。“阿波罗11”号宇宙飞船也不例外。

阿波罗计划总共花了11年半时间,耗费了250亿美元,收集了384.2千克的月球土壤岩石样品,并在月球上设置了一些仪器设备,但它是美苏冷战时期的竞争表演,实用价值不大。

欧洲

从20世纪80年代欧洲空间局开始实施载人航天计划。这其中就包括太空拖船、载人飞船和“海尔梅斯”航天飞机的使用。太空拖船是一种空间自动转移飞行器——货运飞船,其两端为圆柱形设备舱和动力舱,中部为燃料箱和平台。载人飞船是搭载有宇航员的飞行器,此飞船采用密封舱,具有重返地球的能力。本来,欧洲空间局预计1997年开始正式研制,21世纪初实现载人飞行,却由于种种原因一再拖延计划。但无人货运飞船的研制一直在紧锣密鼓地进行,它将用“阿丽亚娜5号”运载火箭发射上天。

太空方舟的表演

宇宙飞船的发展到现在已更新几代了,特别是俄罗斯和美国熟练地掌握了一些宇宙飞船的技术,包括交合、对接、编队飞行、舱外飞行、分离等。

交合对接,真可谓是太空之“吻”。它指一个航天器与另一个航天器在同一时间,以相同的速度达到空间某一位置的过程。宇宙飞船的对接包括飞船与飞船的对接、飞船与空间站等。

宇宙飞船与空间站的对接由来已久。空间站可以在空间载人进行各种工作;但是飞船与空间站的对接并不像我们的想象的那样简单。早期的飞船与空间站对接,如1971年联盟10号与礼炮1号的对接就遭到了失败。此后,联盟11号与礼炮1号对接成功,三名宇航员在礼炮1号空间站工作了22天。从1977年底到1979年初,前苏联相继发射的联盟26、27、28、29、30、31、32飞船都与空间站礼炮6号进行了成功的对接。1995年3月14日,携有美国宇航员的俄罗斯“联盟TM21”飞船,与俄罗斯“和平号”

轨道站进行了对接。

飞船与飞船的对接真是令人不可思议。因为在低空中两架飞机如果靠拢接近,极有可能发生机毁人亡。然而太空中飞船之间的对接完成得似乎很容易。两艘飞船先用自载的交会雷达和自动驾驶仪导向目标,当两飞船距离不到50千米时,双方转而使用飞船上的高强度灯光信标开始靠拢。飞船对接的相对速度必须很小,横、纵向分别不超过每秒0.1米和5米。20世纪70年代,前苏联的联盟号飞船与美国的阿波罗飞船进行过对接,并共同飞行了两天。

编队飞行就是宇宙飞船像飞机一样地编队飞行。飞船的编队飞行不像战斗机编队飞行那样神气,但其在太空的情景也蔚为壮观。1962年8月11日、12日,前苏联发射了东方3号、东方4号载人飞船,进行了首次编队飞行,两船最近距离为6.5千米。1963年6月14日、26日,东方5号、东方6号又一次进行了编队飞行,两船最短距离为4.8千米。

今天舱外飞行在航天飞机上已经习以为常,有时候宇航员还可以完全脱离航天飞机,成为地地道道的“卫星人”,但这在早些时期的宇宙飞船上实现得并不顺利。如20世纪60年代,前苏联上升2号飞船的一名宇航员到舱外活动时,由于宇宙服在空间像气球一样膨胀起来,他无论如何也钻不进座舱。好在这位宇航员沉着应战,冷静对付,终于用了八分钟进入了座舱,真叫人捏了一把汗。

分离技术在飞船上非常重要。飞船分离系统之复杂、分离次数之多,真令人难以想象。如“阿波罗11号”宇宙飞船登月,先是一级、二级火箭相继分离脱落,再是末级火箭发动、关机、再发动到最后脱落;进入月球轨道后,登月舱与指令舱会分离、对接、再分离、最后只剩下服务舱和指令舱,在距地640千米时,连服务舱也被分离抛掉了。一级级火箭分离,一个个舱被扔掉,分离系统起了多么重要的作用啊!

当然,别的系统,如姿态控制、生命保障系统也很重要。

联盟1号宇航员格马洛夫之所以摔死,就因为姿控系统的动力出了问题。