47年前世界第一座空间站“礼炮”号升空,它们是怎么坠落的呢?

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今天（4月19 日）是世界第一个空间站“礼炮”1号发射升空47周年纪念日。“礼炮”1号也成为苏联空间站的先驱。上世纪70年代初到80年代初，苏联总共发射了7个“礼炮”系列空间站。“礼炮”1-5号为第一代，“礼炮”6号和“礼炮”7号为第二代。尽管这些空间站有些设计并不完善，在发射和运行过程中出现了不少问题，但是它们仍然创造了大量的记录，为苏联发展和平号空间站积累了大量经验。

“礼炮”号空间站和联盟飞船对接状态。

前段时间，在天宫一号坠落过程中，西方媒体大肆炒作。其实，“礼炮”系列空间站的重返，也曾面对这样的质疑和炒作。其中“礼炮”2号因为故障几乎在轨解体，“礼炮”7号则很大程度上是因为苏联濒临解体，其宇航机构受到波及。这也揭示了航天器无控重返的两大重要原因：故障，或者缺钱。这一篇文章，也算是看空天对美国天空实验室坠毁一文的以个补充吧。

多数受控重返大气层

出于和美国展开全面空间竞争的目的，上世纪60年代末，苏联开始实施“礼炮”号空间站计划，准备和美国将来的任何一种空间站对抗 。苏联人的计划是，一方面可以在载人登月计划失败后，继续用于长时间载人空间飞行。另一方面则是出于军事目的，应对美国准备在60年代末或者70年代初计划发射的载人轨道实验室。



礼炮1号空间站。

1971年4月19日，19吨重“礼炮”1号空间站发射升空。这是人类的第一个空间站，它的设计从1969年开始，1970年开始制造。“礼炮”1号的主要使命仍然是对未来的空间站工程进行技术验证，同时完成一些科研实验任务。总体上，“礼炮”1号的发射是顺利的。当质子运载火箭穿过大气层，整流罩脱落后，其猎户座望远镜护罩被抛弃。进入176公里x211公里的轨道后，质子火箭的第三级关闭。最终依靠与“联盟”飞船类似的发动机将其送入大约240公里x265公里高的初始轨道。礼炮-1号空间站的低轨道是军事空间站特征，后来的军用空间站都采用了这种低轨道。



“礼炮”号系列空间站的线图，图片来源NASA。

在“礼炮”1号在轨期间，与“联盟”-10和“联盟”-11飞船进行了对接，但是前者的宇航员未能进入“礼炮”1号，而“联盟”-11号飞船在返回时，由于空气泄露导致3位宇航员全部遇难。



礼炮一号空间站线图。

这次事故迫使苏联研究对联盟飞船进行改进，“礼炮”1号也因此闲置一段时间。但为了收集更多的工程数据，空间站的轨道高度、舱内湿度、压力一直维持正常状态。直到用于姿态控制的发动机推进剂越来越少，以至于只能机动重返大气层。为了避免空间站失控重返造成地面损失，1971年10月1日，“礼炮”1号空间站启动制动发动机，脱离轨道，进行了可控的重返大气层。



“礼炮”1号与联盟飞船对接。

这之后苏联由先后发射了从“礼炮”2号到“礼炮”7号的6个礼炮系列空间站。这其中，除了礼炮2号和礼炮7号以外，其他空间站都是以这种可控方式再入大气层的。

短命的礼炮-2号

“礼炮”1号之后，苏联对“礼炮”空间站进行了较大的改进。一个方向是军用型，一种是民用型。军用型外形和结构变化都较大，它由3个舱段组成，2个直径与礼炮一号尾端相同的工作舱，一个是锥形的回收舱。太阳电池帆板由原来的4个改为3个大型的，安装在空间站中段。内部系统中增加了军用系统的比重。“礼炮”2号就是第一种军用空间站。



礼炮7号于联盟-T飞船和宇宙1443货运飞船综合体。第二代礼炮空间站已经拥有了两个对接口。图片来源NASA。

在“礼炮”1号发射两年后，1973年4月3日，“礼炮”2号由一枚质子号火箭发射升空。在飞行20圈后，进行了变轨，经过多次变轨后，于4月8日上升到257公里X278公里的的轨道。

然而，好景不长。很快，空间站周围发现了二十多块碎片，他们被认为是运载火箭和空间站分离后破碎产生的。



4月14日，进一步上升轨道的“礼炮”2号发生了故障。当时，地面发送指令让空间站上的发动机点火降低轨道，准备与即将发射的联盟号飞船对接。但是发动机点火后发生了爆炸，天线、太阳电池帆板全都炸飞了，信号也中断了。

自此，“礼炮”2号完全处于不可控状态。它在轨继续运行了55天后，“礼炮”2号于5月28日坠入大气层烧毁，前后在轨不到两个月。有分析认为，由于某个姿态控制发动机未能有效工作，导致空间站产生翻滚，直到解体。也有人认为，正是运载它的质子火箭第三级爆炸产生的碎片，成为空间站失控的罪魁祸首。由于当时空间站轨道高度低，一旦失控无法进行轨道维持后，便会很快重返大气层。



礼炮7号和联盟-T飞船。

在空间站解体以后，苏联分布在世界各地的监测船相继返回港口补寄，准备进行下一次任务，很显然，他们并未打算追踪和预测“礼炮”2号的再入轨迹。这时候，西方开始渲染苏联空间站失控落地可能造成的威胁。不过还没等舆论造势完成，5月28日，彻底失去控制的“礼炮-2”号开始迅速下降，在密集的大气层中烧毁，部分碎片落入澳大利亚附近的海洋，并没有对地球造成损害。

命运多舛的“礼炮”-7号

“礼炮”7号空间站是苏联“礼炮”系列空间站的随后一个。它的一生可谓命运多舛，现实因为事故几乎停摆，后来经过抢救起死回生，此后又因为苏联濒临解体而几乎成为太空中的弃婴，最后黯然坠落阿根廷。



“礼炮”6号和“礼炮”7号属于苏联第二代空间站。图为礼炮6号。

“礼炮”7号和“礼炮”6号同属苏联第二代空间站。他们进一步提高了安全性，延长了寿命，拓展了应用领域。另外其轨道高度被提升，苏联第一代礼炮空间站采用不到300公里的低轨道，为克服大气阻力进行的轨道调整，每年需要消耗4.75吨燃料。而“礼炮”6号和7号使用的大约350公里高的轨道高度，每年只需要600公斤燃料维持高度。

1982年4月19日，“礼炮”7号空间站发射入轨。5月14日，“联盟”T-5号飞船与礼炮7号对接成功，开始了新的空间站的使命。这之后，先后有9艘载人飞船与“礼炮”7号对接成功，空间站内宇航员最多的时候有6人。



“礼炮”空间站的工作舱。图片来源NASA。

1985年2月11日，“礼炮”7号的主无线电发射机关闭了，“礼炮”7号与地面失去了联系，“礼炮”6号一下成了断线的风筝。后来，苏联派出两名宇航员乘坐“联盟”T-13号飞船与“礼炮”7对接，并克服重重困难完成修复。这个过程，就是俄罗斯大片《礼炮7号》（《太空救援》）的故事原型。

1986年6月25日，“礼炮”7号送走了“联盟”T-15号飞船之后，就结束了自身的载人使命，与“宇宙”1686号无人货运飞船组成“两位一体”轨道复合体在轨道上运行。之后，地面又通过遥控对其进行了多次轨道调整。8月22日，它进入高度为475公里的圆轨道，继续自动地收集、发回站上各系统工作数据，为研制未来的空间站提供依据。



“礼炮”7号结构图。

苏联人预计它会在太空中保持更长时间，但是和美国的天空实验室遇到的情况相似，它也受到了太阳异常活动的影响。1986年后太阳活动剧烈，引起地球大气层扩散，使“礼炮”7号的轨道逐渐衰减。当时苏联宇航机构的注意力都放在了和平行轨道站上，对于“礼炮”-7也是无暇顾及了。经过4年多漂泊，1991年2月，总重大约40吨的“礼炮”7号与“宇宙”1686号无人货运飞船组成的复合体已经“摇摇欲坠”了。

它即将坠毁地球的消息引起各国担忧。特别是空间站一个重达2吨的设备上安装有热防护装置，很可能会整个砸到地面上。为防止意外事故发生，如梦初醒的苏联政府成立了一个专门工作小组，并密切监视空间站坠落进程，及时向居民发出警报。

当时工作组的任务十分艰巨，因为空间站碎片可能的散落区范围很大，进入稠密大气层的时间和地点也无法确定。苏联动用防空军的远程雷达时刻跟踪着空间站的动向，并计算其快速变化的轨道参数。1991年2月5日，飞行控制中心发布最新数据：空间站预计将于2月7日莫斯科时间6时47分进入大气层的密集层，碎片的散射区预计在长八九千公里、宽两三百公里的区域内，有坠落到欧洲的危险！

面对这样的严峻形势，苏联专家尽了最大努力避免空间站碎片落到地面上。但由于空间站上的发动机燃料不足和控制空间站的能力有限，设想中的机动方向未能取得成功。



“联盟”T载人飞船，“礼炮”7号空间站和“进步”货运飞船综合体。

2月7日凌晨，“礼炮-7”号空间站以每小时3万公里的速度冲入大气层，未燃烧的碎片落在智利和阿根廷人烟稀少的地区。2月7日，苏联塔斯社在布宜诺斯艾利斯报道称，当晚，在阿根廷西南部的一个广播电台对此发出警报。受惊的居民称，他们看到不寻常的明亮闪光和火球，如同彗星或燃烧的飞机。而罗萨里奥市天文台的员工也表示，他们共发现了大约40个明亮的物体，其中有一个是橙色火球。

美国老炒作中俄的航天器坠落，其实他自己的各种航天器也没少往下掉。

事后，阿根廷国防部发表声明称，该国军队和宪兵开始搜寻空间站的残骸，但空间站绝大部分在进入大气层时烧毁。据阿根廷美洲通讯社报道称，其中有一块碎片落在南大西洋沿岸的卡莱塔奥利维亚市（圣克鲁斯省）约20公里处。而在阿根廷拉潘帕省的一村镇则发现了一块约1平方米的金属板，另外有一块洗衣机大小的部件落入阿根廷一户人家的院子里。一个重达8公斤、直径约为1.5米金属环则落到距离罗萨里奥市130公里处。

万幸的是，虽然“礼炮-7”号空间站的部分碎片落入居民区，但并没有伤到人，总算让苏联政府松了一口气。

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