比游戏还刺激,好康的空间站历史

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神舟十二号的成功发射又一次把“空间站”这个概念重新推向公共视野。也许读者们都已经对“空间站”这个概念并不陌生，在无数的影视作品中多多少少都有所了解，那么何不来一次更详细的了解呢，快来跟着我来梳理一下“空间站”的发展历程!



1869年Edward Everett Hale在他的小说《The Brick Moon》中首次提到了一个用砖建成的漂浮在地球轨道上的“月球”。但Hale提到的仅仅是一个“在轨的板砖”而已，虽然可供人类居住，但与我们今日见到的甚至最早提出的空间站概念都大相径庭。现代空间站的雏形最早在1895年出版的《Dreams of the Earth and Sky（地球与天空之梦）》中提到——这是一个可以居住20名人类的空间站和火箭复合物。作者认为可以通过空间站的自转产生离心力用以模拟重力，甚至可以通过携带温室来达到“自给自足”的目的。此后冯·布劳恩的导师Hermann Oberthg著作《太空旅行之路》中对空间站的建设以及太空旅行做了论证。值得一提的是Oberthg本人曾提到“the Sun Gun”这一概念——通过发射一个直径超过八千公里的反射镜将太阳光聚焦在某一个城市上使其燃烧，这一异想天开的想法最终成为了007系列电影《Die Another Day》中的Icarus，当然这是题外话。



007系列电影《Die Another Day》中出现的Icarus

1929年奥地利人Herman Potočnik出版了《The problem of space travel（太空旅行问题）》，这本书从各个角度对空间站的可行性做了基础的论证：从空间站的发射到星际旅行，乃至太空殖民。此后的土星五号之父冯·布劳恩在《Collier's Weekly》上发表了一篇关于环状空间站的设计概念，也许是受到了Potočnik的启发，这样的空间站设计让周围绕其中心旋转，用离心力在太空中模拟重力。1955年12月，冯·布劳恩在迪士尼的电视节目《人与月球》中又一次提出了利用旋轮空间站作为一个登月的中继站，让人类迈出那个“一大步”。



Herman Potočnik提出的空间站构想

1957年8月21日苏联发射了历史上的第一枚洲际导弹，10月4日又成功发射了人类的第一颗人造卫星（Sputnik1），1961年4月12日，尤里加加林代表人类进入太空。为了在太空竞赛中快速追平与苏联之间的差距，1962年9月12日美国时任总统的约翰·肯尼迪在赖斯大学发表演讲《We Choose to Go to the Moon》揭开了登月竞赛的帷幕。



Sputnik-1

时间来到1964年10月12日，切洛梅设计局（OKB-52）设计局的Vladimir Chelomei（弗拉基米尔·切洛梅）提出了Almaz（阿尔玛兹）作为对美国MOL（载人轨道实验室）项目的回应，此时人类第一个真正实施的空间站计划诞生。1969年7月20日，人类的脚印留在了月球上，苏联在这场登月竞赛中落败，为此苏联筹划建造并发射人类史上的第一座空间站。

为了方便后续的阅读，这里简要介绍一下Salyut。Salyut以Almaz为参照，分为OPS（Orbital Piloted Station）轨道试验站和DOS（Durable Orbital Station）。Almaz（OPS）认军方为甲方爸爸，而后者（DOS）则为民用, 为降低军事色彩后将二者统一归入Salyut计划。因为都由质子号携带发射，受到整流罩大小以及运载能力限制，因而空间站在早期就深得“科技以换皮为本”的真传。虽然各空间站的数据相差并不大，但依然存在细微区别，例如携带的实验设备、外形设计等。



Salyut一代空间站大致一览



苏联空间站的发展史

1971年4月原定于12号发射的礼炮一号Salyut1因测试发生问题，发射日期被推至19号。4月19号莫斯科时间4：40，一枚三级UR-500K火箭发射升空，40秒后便消失在厚厚的晨雾中，随后人类的首个空间站Salyut1（DOS-1礼炮一号）成功入轨。

礼炮一号携带了总质量1.5吨的科学仪器，包括OST-1太阳观测望远镜，RT-4X射线探测仪，ITSK红外光谱仪以及一个拥有60X放大倍率的OD-4望远镜。

1971年4月23日，联盟十号成功发射（Soyuz 10），原定于4月24 日的对接计划，因对接舱口出现故障只得作罢。1971年6月27日，联盟11号的宇航员成功与DOS-1对接，并且在太空中生活了23天，完成预定的任务后开始返回地面。遗憾的是途中返回舱发生的减压事故让这三位宇航员再也无法见到胜利的鲜花了。这三位宇航员分别是航天指令长Georgy Dobrovolsky，试验工程师Vladislav Volkov和飞行工程师Viktor Patsayev。





礼炮一号的结构

1973年4月3日，礼炮二号Salyut2（OPS-1）发射升空，虽然顺利进入轨道，但是意外还是出现了。仅仅入轨三天后，携带OPS-1的质子号三级火箭因为燃料箱压力发生变化，在轨道发生了爆炸，产生的碎片于十天后击中了 OPS-1的舱体和光伏面板，导致舱内压力骤减，失去了电力供应，最终于1973年5月28日落入太平洋。



Salyut-2

让我们将目光转向地球的另一边。1973年5月14，土星五号完成了它生涯中最后一次任务——将重达80吨的Skylab1主体一次性送入轨道。这次发射是土星五号为数不多的失败之一，待会我们会聊到这个问题。



土星五号火箭发射

首先这个空间站非常“大”！Skylab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，全长36米，最大直径6.7米，重达77吨。





如果你对Skylab这个空间站的直径大小这个概念非常抽象，这张图也许可以方便你理解

自从1967年土星五号首飞即阿波罗11号登月，直到17号结束，后续的阿波罗18、19、20号被相继取消，因而空出三枚火箭可以使用。冯布劳恩一开始提出SSESM（Spent Stage Experiment Support Module——将土星五号第三级火箭改为空间站主体与阿波罗的指令舱CSM连接的空间站）落败MOL（载人轨道实验室），但直到1969年MOL被取消为止只进行过一次无人发射，因此SSEME又被重新采纳并被改为 "Skylab"。



天空实验室的主要结构示意图

然而Skylab的发射并没有想象的那么顺利。土星五号在点火命令发出后的63秒“Skylab1”的微流星隔热罩意外开启，连同一侧的光伏面板一并带走，另一侧的光伏也发生了故障导致无法正常展开，直到天空实验室入轨的时候，由于缺少了关键的微流星隔热罩，导致空间站核心直接暴露在太阳的暴晒下，舱内温度急剧升高。不过幸运的是，ATM（此ATM  Apollo Telescope Mount非彼ATM）周围的四个小太阳翼可以正常展开为空间站供电，尽管对于此时来说算是杯水车薪，但好在空间站的冷却系统也可以正常使用，最终空间站的温度维持在了54摄氏度左右。1973年5月25日，第一批宇航员入住，先是给空间站加装了遮阳伞，并且展开了另外一个光伏板，才勉强使这个美国历史的第一个空间站可以正常使用。





这个大家都应该非常熟悉了，看过我上上一篇文章的读者，再结合它的名字就应该知道它是做什么的。这个叫Apollo Telescope Mount，用于观测X射线，紫外线以及可见光范围内的太阳，观测的范围可以从2到7000埃。

Skylab从出生到退役都充满了波折。故事还要从1978年1月苏联的Kosmos954退役说起，使其产生争议的是这是一艘携带了50Kg U-235的卫星。按照毛子的一贯风格那肯定是直接受控再入大气，但再入后产生的碎片并！未！完！全！燃！烧！，最后导致一部分的铀燃料散落在加拿大北部等地。这次事件间接将Skylab的退役推向了群众的目光。但此前NASA并没有让Skylab提前退役的想法，甚至制定了TRS9（Teleoperator Retrieval System）用于重启Skylab，然而，航天飞机首飞已经是1981年4月的事情了。因此1979年7月12日Skylab按照计划坠落于南印度洋，80多吨的大胖子并没有如期在大气中彻底烧蚀，依然有少部分的碎片落地，以至于澳大利亚的埃斯佩兰斯给NASA开了一张400美元的罚单（乱扔垃圾）。如今你依然可以在U.S.Space&Rocket Center看见当年Skylab的部分碎片。



原计划用航天飞机携带TRS用于推迟Skylab1的退役时间（因为Skylab1的轨道在不断衰减）

1973年5月11日，Kosmos557入轨失败。这个557原本隶属于Salyut计划，原名DOS-3，但因飞控系统在超出地面控制范围时出现错误，导致其燃料被过早消耗无法控制其轨道高度，再加上航天器已经在轨其他国家的雷达早已登记在册，所以官方只能谎称并非Salyut任务，于是便起了个名字Kosmos557敷衍了事，后妈生的Kosmos557只能于11天后坠入大气层，结束了它的一生。

时间来到1974年6月25日，OPS-2成功发射。你们绝对猜不到它带了啥！你以为是那些看起来高大上却又让人不明觉厉的科学仪器吗？不不不，OPS-2携带了一门23mm的机枪用于自卫。除此之外还携带了非常多的相机，包括一台焦距6375mm、分辨率3m的Agat-1，以及地形相机、红外相机在内的总共14台相机。



1974年8月26日联盟15号发射准备与OPS-2对接未果，次年1月24日空间站“返回”大气。值得一提的是OPS-2的轨道和姿态都相当稳定，为此进行了多次姿态调整，很难不让人怀疑这次的主要任务就是侦查。

DOS-4于1974年12月26号成功发射，与DOS-1不同的是对光伏面板进行了删减，但是增加了总面积，并且对空间站内部进行了调整，携带了两吨的科研仪器。1977年2月3日寿终正寝，坠入大气。





礼炮五号（OPS-3）于1976年6月22日发射，这是Almaz最后发射的空间站（以为以后都改发射侦查卫星了）。相较于前者OPS-2，这次任务的军事色彩并没有那么浓厚。10月14日联盟23号准备对接，然而老大哥的对接系统又双叒叕出了故障，正当宇航员准备手动对接的时候，此时已经消耗了太多的推进剂不得已只能返回。成员们最终只能在半夜落入田吉兹湖，此时正值暴风雪天气，气温只有-20℃。更惨的是着陆仓不仅在水里翻了个底朝天，就连当时的救援队伍也被湖边的沼泽困住，最后不得已派出直升机拖拽着返回舱勉强抵达岸边，这时可怜的航天员已经挨六个多小时的冻。OPS-3最终于次年8月8日离轨坠入大气。OPS-3完成了诸多科研任务：包括对太阳的观测以及研究微重力中晶体的生长。Almaz的诞生目的并不光彩，与此后的间谍卫星相比也毫无“性价比”，因此取消了Almaz系列的载人计划，但是一直到苏联解体后次年的10月17日才正式被取消。尽管如此，Almaz计划带来了丰富的太空经验和技术，此后也一直服务和平号空间站和国际空间站，甚至其TKS的货运仓FGB也被改为了国际空间站的核心舱Zarya——曙光号。



Zarya 曙光号

至此，第一代空间站的发展已经全部画上句号，往后便开启了第二代空间站的发展历史。（二代相较于一代，增加了一个对接口，大大增加了其拓展能力，因为最初的空间站都是一体发射。我个人认为以后联盟号再出现对接失误的情况，就可以换另一个对接口。）

   2018年1月，一部名为《太空救援》的电影在国内上映，该电影改编自作为礼炮六号（DOS-5）的备份，以及礼炮计划最后一个空间站礼炮七号（DOS-6）所发生的故事。它于1982年4月19日发射，此时苏联距离解体仅不到十年。1985年2月11日，空间站与地面突然失去联系（别问了重启了好多次都没用的），随后发射的（指四个月后）的联盟T13号发现空间站在无人值守期间仿佛《触电》里唱的一样迷上了“爱的魔力转圈圈”——指莫名旋转起来，并且两侧的光伏面板并不平行，说明此时空间站可能已经失去了电力供应（严肃脸）。虽然贾尼别科夫同志非常勇敢地与空间站成功对接，但这个“烂摊子”依然有不少问题有待解决。1985年9月OPS-6与TKS对接后将其轨道抬升至，然而1990年初太阳的高强度活动增加空间站的大气阻力并加速了其轨道衰减，最终于1991年2月7号进行了一次不受控的再入。礼炮七号总共在轨时间3214天，接待10批26人次的航天员，并创下了单个宇航员最长236天的太空生活记录。



DOS-7的成功代表了Salyut计划的结束，也宣布了空间站此后由一体化向模块化的过渡。就在DOS-6还在天上正常工作的时候，1986年“Mir”也悄然出生——Mir又名和平，自此空间站开启了模块化的时代。



最后一位苏联太空人：谢尔盖·克利卡列夫（右）

1991年7月27日，苏联国旗在和平号上升起，然而五个月后的12月25日，苏联宣布解体，此时最后一位苏联人——谢尔盖.克利卡列夫还在和平号空间站中等待回到祖国的那一刻。





全家福

美编：陈添鑫

校对：覃华清、江淑敏