空间站系列之二---天空实验室号空间站（美国）

kimkk

目前世界上只有中国、美国、俄罗斯拥有空间站，空间站系列主要介绍：一、礼炮号系列空间站（苏联）；二、天空实验室号空间站（美国）；三、和平号空间站（俄罗斯）；四、国际空间站（美国、俄罗斯等16国）；五、天宫空间站（中国）。
前期文章有：空间站系列之一---礼炮号系列空间站，空间站系列之三---和平号空间站。

本篇主要介绍天空实验室号空间站

一、天空实验室号空间站基本情况

天空实验室号空间站是美国1973年建造的首个环球飞行的空间站，全长36米，最大直径6.7米，重约80吨。当时苏联与美国正在进行太空竞赛，就在美国赢得登月赛事之际，苏联切换赛道直取近地轨道，密集部署礼炮计划。NASA不甘示弱，利用阿波罗计划最大重器土星五号火箭，将它的第三级箭体改造为空间站主体。

天空实验室由轨道舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜以及阿波罗飞船五部分构成。1973年5月14日发射，这是迄今为止人类向近地轨道发射的最重最大最复杂的航天器，也是美国首个空间站。

之后NASA由发射3艘阿波罗飞船，将9名宇航员送入空间站。这个空间站在轨期间，共进行了270多项科研实验，拍下18万张太阳活动图像、4万多张地球观测图像，还拍摄到一颗新的彗星——科豪特克彗星。此外，NASA还进行了微重力人体生理学实验、材料加工实验。

科学家为它配备了巨大的防护盾，可在一定程度上阻挡来自小型卫星的撞击，却在它进入太空轨道时，防护盾出现松动，没过几秒便脱落下来，从而影响到了“天空实验室”的太阳能翻板。紧接着，由于电力供应不足，实验室无法抵御太阳能辐射的影响，舱内温度高达52℃，影响了航天员的正常生活和工作，虽然美国航天局多次派出了专家进行修理，但由于受到技术的限制，都没有成功。1979年7月11日，天空实验室在澳大利亚西部上空烧毁，宣告正式退役。

天空实验号空间站的组成

由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”飞船5部分组成，全长36米，最大直径6.7米，重约80吨。

（1）阿波罗1号

原计划为第一批阿波罗太空船 (Block I Apollo) 的第一次环绕地球轨道的载人飞行任务，由土星IB号运载火箭发射。由于早已错过1966年尾季发射的机会，于是改为1967年首季发射。此飞行任务的目的为测试“发射操作、地面追踪及控制设施，及阿波罗-土星的表现”。任务原计划长达2星期。1967年1月27日，当天并非计划发射，而是进行模拟发射，测试阿波罗太空船能否在不连接任何电线的情况下，单凭其内部供电来维持正常运作 ("Plugs-out" Test)。如果太空船通过此测试及其后的测试，则代表太空船已为1967年2月21日的飞行准备就绪

1967年1月27日。宇航员维尔基尔·格里森、 爱德华·怀特和罗杰·查菲在当晚一次演练中因火灾事故身亡。当时这场大火吞没了他们的阿波罗1号飞船。原计划2月21日飞船发射并把他们送上地球轨道14天，就在进行这次发射模拟演习中，他们死于地面。

国家航空与航天管理局官员说，大概是一个电火花点燃了阿波罗飞船座舱的纯氧。这三名宇航员如同真地飞行那样并肩坐在肯尼迪角第34号发射架上的“土星” 1号火箭顶部，就在这天下午6点31分，发生大火。

他们被卡在关闭的舱门后面，无法使用阿波罗安全系统，因为被导弹拖车挡住了。急救人员试图接近他们，却被舱内滚滚冒出的浓烟阻挡。空军及国家航空航天局收集了所有与火灾有关的资料。官员们说：“人员和飞船的损失给阿波罗登月计划以严重打击。面对预算削减的困难，阿波罗计划一直努力奋斗以求在60年代末实现登月。

图1 阿波罗1号

（2）阿波罗7号

阿波罗7号的成功与否将决定美国国家航空航天局（NASA）对阿波罗计划的信心。1967年1月阿波罗1号悲剧性的大火对美国航天事业是一个沉重的打击。大火之后，指令舱很多地方都被修改以确保安全，飞行中很多安全隐患也被加以防范。施艾拉，唯一一名在水星计划、双子星计划以及阿波罗计划中均执行过任务的宇航员担任了此次地球轨道指令/服务舱测试任务的指令长。由于本次任务不需要登月舱，土星1B运载火箭作为运载火箭被首次使用，而不是其他阿波罗任务所使用的推力更强的土星5号。施艾拉希望阿波罗7号的呼号能是“长生鸟”（神话里从自己的灰烬中复活的一种鸟），以纪念在阿波罗1号牺牲的3位宇航员，但航天局负责人因为害怕引起公众对过去灾难的回忆而拒绝了这个建议。

阿波罗7号使用的硬件以及所有的任务操作系统在整个任务中都没有什么大问题；服务推进系统（SPS）以及几个关键的（航天器进入和离开月球轨道所使用的）推进器都成功地进行了几乎完美的8次点火。尽管阿波罗指令舱更大的活动空间比双子星的太空舱要舒服一些，11天的太空生活还是使几位宇航员很不舒服。宇航员们的伙食很是糟糕，3人也都得了感冒。糟糕的生活环境使施艾拉变得对指挥中心的命令开始不耐烦，3名宇航员开始与地面指挥“顶嘴”；3位宇航员因此再也没有执行过太空任务。这次任务仍然证明了阿波罗航天器能够在太空中完成任务的能力。

阿波罗7号的任务目标包括了首次美国太空船电视直播（1963年，戈尔登·库勃曾在水星9号任务中向地球播出慢扫描电视节目）以及测试（指令舱上的）登月舱对接系统。

22日的降落地点为27°38′N 64°9′W，距百幕大南西南约370千米以及救援船艾赛克斯号航空母舰以北约13千米。

阿波罗7号是阿波罗计划载人任务中唯一在卡纳维尔角的34号发射台发射的；后续的阿波罗任务（包括阿波罗-联盟测试计划）以及天空实验室任务都是在附近的肯尼迪航天中心39号发射台发射的。

图2 阿波罗7号

（3）阿波罗8号

由弗兰克·博尔曼、吉姆·洛威尔与威廉·安德斯所组成的阿波罗8号团队，12月21日搭乘土星5号火箭升空，它从绕地球轨道进入绕月球轨道，1968年12月21日，阿波罗8号宇宙飞船的成员从地球飞到月球后又安全地回到了地球。任务是测试阿波罗指挥舱系统在地球和月球轨道之间的太空及绕月轨道上的性能，包括通信、跟踪和生命保障各个方面。评估宇航员在开展绕月轨道任务期间的表现。

图3 礼炮8号

（4）阿波罗9号

阿波罗9号（Apollo 9）是阿波罗计划中第3次载人飞行任务，为1969年3月实施的十天地球轨道任务。这是土星5号的第二次载人发射，和阿波罗登月小艇(LM)的第一次载人发射。

阿波罗9号是第一艘搭载登月舱的飞船，她在绕地球轨道上进行了长时间飞行，并对登月舱进行进一步检验。任务是测试人类在太空环境中的反应和失重状态。

图4 阿波罗9号

（5）阿波罗10号

阿波罗10号（Apollo 10）是阿波罗计划中第四次载人飞行任务，第一次（也是唯一的载人土星5号）在39B发射台发射。本次任务是第二次环绕月球的载人任务，首次将登月舱带入月球轨道进行测试。

阿波罗10号是人类首次带着一套完整的阿波罗航天器（阿波罗8号未携带登月舱）环绕月球，也可以称得上是登月最后的“彩排”（阿波罗11号两个月内成功登月）。斯塔福德和塞尔南操纵的登月舱离月球最近时仅15.6千米，除了最后的降落过程（阿波罗10号的登月舱并不能真正降落），阿波罗10号执行了真正的登月需要完成的一切步骤，从执行任务的宇航员到指挥中心的控制人员，都对登月的过程进行了一次演习。离开近地轨道后不久，指令/服务舱从土星5号的S-IVB子火箭分离，在转向后与S-IVB中的登月舱连接。

月球转移轨道射入（TLI‎）将航天器射向月球。在进入月球轨道后，杨独自留在指令舱中环绕月球，斯塔福德和塞尔南测试了登月舱的雷达和起飞火箭，并检查了月表静海阿波罗11号计划中的登月点。在登月舱第二次绕月飞行时，宇航员通过爆炸螺栓抛弃了登月舱的降落部分。突然上半部开始迅速旋转，并带有急剧的前后颠簸。宇航员镇静之后，改用手动控制系统使其稳定。直到启动发动机使登月舱起飞部分与绕月飞行的指令舱会合时，登月舱仍在吱嘎乱响。经过紧急处理，登月舱总算顺利与指令舱会合。

图5 阿波罗10号

（6）阿波罗11号

阿波罗11号飞船登月飞行1969年7月16日由土星5号火箭运载阿波罗11号飞船升空。第三级火箭熄火时将飞船送至环绕地球运行的低高度停泊轨道。第三级火箭第二次点火加速，将飞船送入地—月过渡轨道。飞船与第三级火箭分离，飞船沿过渡轨道飞行2.5天后开始接近月球，由服务舱的主发动机减速，使飞船进入环月轨道。

宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林进入登月舱，驾驶登月舱与母船分离，下降至月面实现软着陆。另一名宇航员仍留在指挥舱内，继续沿环月轨道飞行。登月宇航员在月面上展开太阳电池阵，安设月震仪和激光反射器，采集月球岩石和土壤样品22千克，然后驾驶登月舱的上升级返回环月轨道，与母船会合对接，随即抛弃登月舱，起动服务舱主发动机使飞船加速，进入月—地过渡轨道。在接近地球时飞船进入再入走廊，抛掉服务舱，使指挥舱的圆拱形底朝前，在强大的气动力作用下减速。进入低空时指挥舱弹出3个降落伞，进一步降低下降速度。阿波罗11号飞船指挥舱于7月24日在太平洋夏威夷西南海面降落。

图6 阿波罗11号

（7）阿波罗12-17号

阿波罗12-17号飞船从1969年11月至1972年12月，美国相继发射了阿波罗12、13、14、15、16、17号飞船，其中除阿波罗13号因服务舱液氧箱爆炸中止登月任务（三名宇航员驾驶飞船安全返回地面）外，共有12名宇航员均登月成功。

图7 阿波罗12-17号

（8）阿波罗13号

阿波罗13号是阿波罗计划中的第三次载人登月任务。发射后两天，服务舱的氧气罐发生的爆炸严重损坏了航天器，使其大量损失氧气和电力；三位宇航员使用航天器的登月舱作为太空中的救生艇。指令舱系统并没有损坏，但是为了节省电力在返回地球大气层之前都被关闭。三位宇航员在太空中经历了缺少电力、正常温度以及饮用水的问题，但仍然成功返回了地球。事后，阿波罗13 号飞船机组人员吉姆·洛威尔回忆说：“我们终于活了下来，但是很悬。我们的任务失败了，但我更愿意把它看作是一次辉煌的失败。

最后的J任务中，登月舱原计划在月球表面停留3天。被取消的阿波罗18号至阿波罗20号都是J任务。

图8 阿波罗13号

最遥远的设想甚至还包括了I任务，有相当大的科学研究比例。当预算缩减成为现实时，这些科学研究项目被放到了J任务里。
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