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航天史:55.太空握手

2020-12-06  星光闪亮...

上文书讲到了苏联和美国两个国家协调一致,要实现太空里的宇航员握手。对于这种事情来讲,主要的工作是在地面完成的,太空里完成的只是最后一步。所以美国和苏联的技术人员进行了多次沟通,对所有的技术问题都找到了一套行之有效的解决方法。
比如说,如何对接的问题。双方必须统一对接机构。过去的对接机构都是分公母的。都是飞船和空间站对接,或者是和登月舱对接,但是从来没干过两艘飞船对接。谁是公的谁是母的?不行,不能再分公母了。必须用周边对接结构,任意两个飞行器都能对接。有关飞船的对接机构,我的在头条里面发了一篇文章专门讲这档子事儿。大家有兴趣,可以去看看。

周边对接机构

光有了接口是不行的,因为美苏双方的气压不一样。美国人用的是1/3大气压的纯氧。苏联人用的是75%大气压的空气。说实话,苏联本来都是用的1个标准大气压。为了迁就美国人,不得已调低了一点,大约相当于3000米高山上的气压。说实话,现在客机飞行在万米高空,机舱内的气压也不是1个标准大气压,也是按照大概2~3千米的高度设定的。气压低一点,机体结构就可以轻一点,就可以省点油嘛。
最后,在阿波罗飞船上顶了一个过渡舱段来解决问题,因此也就多了一个对接的步骤。诸如此类的杂七杂八的问题解决了一大堆。1974年内,苏联发射了发射了两艘无人飞船进行试验。还发射了联盟16号完成了一系列的热身演练。在这次飞行过程之中,他们尝试把气压从760mm汞柱下压到560mm汞柱,氧气含量提高到了40%,宇航员在这种环境下生活了6天,一切都正常。

美国人在莫斯科


苏联人逛迪士尼乐园

列昂诺夫经常往美国跑,斯塔福德也经常往苏联跑,他带着伙伴们到了莫斯科进行适应性的训练。到了1975年,苏联人非常认真,准备非常充分,安排了两艘飞船作为后备力量,也算是下足了本儿了。
那几年苏联人手气也不太顺。礼炮2号空间站发上去就出了问题,没多久就坠入大层烧毁了。礼炮3号到是比较成功,但是这是一个军用空间站,显得比较神秘,据说在空间站还安装了机炮。这个空间站安装了分辨率非常高的望远镜,宇航员看到什么重要的照片就用无线电扫描发送回地面。要是不重要的,就把胶卷装进回收胶囊扔向地面。由地面人员回收。联盟14和15两艘飞船都到过礼炮3号。

礼炮3号空间站

礼炮4号是个民用空间站,对接过联盟17号和18号。本来安排了联盟18A飞船趁着阿波罗联盟任务还没展开,赶紧再运两个人上礼炮4号,但是没想到火箭出了故障,联盟18A没有入轨,只是玩儿了一趟亚轨道飞行。所以苏联人有些紧张,生怕出什么问题,因此阿波罗-联盟这种政治任务就显得特别谨慎。
1975年莫斯科时间7月15号,联盟19号从拜科努尔发射升空。旁边的备份飞船和火箭也已经整装待发。万一不行,第2艘马上发射。好在没出什么事儿。7个小时之后,阿波罗飞船用土星1B火箭发射升空。这艘飞船是没有编号的,不过一般来讲,管它叫阿波罗18号。

过渡舱段就位

阿波罗飞船还是按照老办法,回过身去,从火箭的末级把过渡舱段给拖了出来。这种事儿,阿波罗飞船是轻车熟路。对接登月舱的事儿干了好多回了,只是这次换成了过渡段。
那么联盟19号飞船在什么地方呢?太空对接可没有开车那么方便,需要安排复杂的轨道。就在联盟19号绕着地球飞到第36圈的时候,阿波罗飞船也靠近到了和联盟19号相距22公里的地方。双方已经建立无线电联系,开始要正式的交会对接过程了。

从阿波罗飞船的舷窗看联盟19号

列昂诺夫说英语,斯塔福德说俄语。列昂诺夫听着这叫一个别扭啊,你说的是俄语吗?怎么听着怎么味儿不对。斯塔福德还不服气啊,这怎么不是俄语啊?标准的“俄克拉荷马家乡话”,简称“俄语”,有啥不对吗?好么,2国宇航员说着3种语言。英语、俄语、斯塔福德的俄克拉荷马斯基语。
双方的宇航员对话的内容,无外乎是从问候和聊天气开始的。其实在太空,阴晴雨雪都没意义,纯粹是礼貌客套罢了,接下来就是工作上的事儿了。NASA的专家预计,对接是在英国的小镇博格诺里吉斯上空,英国人还敲锣打鼓的庆祝呢。实际上呢,因为两艘飞船的操作都相当的娴熟,对接提前了几分钟,所以,实际上对接是在法国的梅斯上空进行的。
7月17日莫斯科时间下午19:09,阿波罗和联盟号完成了对接。这时候,勃列日涅夫同志发来了贺电,向4位宇航员表示祝贺。下面就是重头戏了,阿波罗飞船开始提高氮气的含量,提高气压,联盟号开始降低气压,提高氧气的含量。这都是为打开舱门做准备的。

列昂诺夫和斯塔福德

一切准备就绪以后,打开过渡舱的舱门,两边的宇航员进入到了过渡舱里,列昂诺夫和斯塔福德在太空里实现了美苏两国宇航员的第一次握手。这就是历史上非常有意义的“轨道上的握手”。两边的宇航员一起相处了10个小时。美国人到苏联人舱里看看,苏联人到美国人的舱里看看,毕竟这是两国的宇航员第一次共同执行太空任务,尽管政治作秀的意味更浓一些。
美国总统福特打来了电话,还跟列昂诺夫聊了几句,当然是说了一堆拜年的话嘛。但是,这毫无疑问是美苏两国太空合作的开端。日后美苏两国的航天部门就没有那么剑拔弩张的对抗气氛了。

宇航员和福特总统通电话

热闹过了,宇航员们各回各舱,舒舒服服的睡了一觉。第二天,打开舱门,继续合作,完成一些实验工作。飞船分离以后2小时,又重新对接了一次。双方还有其他的任务。阿波罗飞船要为未来的航天飞机项目收集数据,毕竟未来的几年,美国不会再安排载人航天任务,阿波罗计划的剩余物资也用的差不多了。全力以赴推进航天飞机项目。接下来还有几次分离和对接。最后,阿波罗飞船还帮助联盟号制造了一次人工的日食,让联盟号拍摄了日冕的照片。

这是要比一比谁家的口味更重吗?

7月21日,联盟号返回了地球。7月24号,阿波罗飞船也返回了地球表面。为了避免出麻烦,美国人还特别跟中国打了一声招呼。我国还特别延后了一颗卫星的发射。一直拖到26号,我国才用风暴一号火箭才发射了一颗实验技术卫星。
说实话,苏联所有用途不明的航天器都叫宇宙XXX,我国所有不想让你知道具体用途的卫星统统都叫实验技术卫星。其实这一次风暴一号发射的是一颗电子侦察卫星。如今很少有人知道曾经有过这样一个风暴1号火箭。这是中国航天早期的另外一个火箭系列。

风暴1号火箭

因为鸡蛋不能放在一个篮子里嘛。所以运载火箭的研发单位就分成了两家。一家是七机部一院,位于北京。另外一家是上海的第二机电工业局,后来这个单位还有好几个名字,比如八院,上海航天局。上海当时工业底子的确是非常雄厚,接手不久就打开了局面。
当时长征1号火箭解决了发射卫星的有无问题,但是发射能力还很低。需要研究新型的大推力火箭。毕竟美苏发射的卫星动辄就好几吨。长征1号只能发300公斤的级别,差的太远了。所以,上级提出了要求,争取把1.8吨重的卫星打进轨道。

从东风1到东风5

新型火箭当然也不是凭空出现的,它们有一个共同的来源,那就是东风5号战略导弹。东风5号是一种从发射井发射的洲际导弹,导弹重达180吨。射程达到了9000公里。第一级采用了4台YF20发动机,单机推力70吨,用的是偏二甲肼/四氧化二氮作为燃料。第二级采用了一台YF24发动机和4台小的YF23游机。

YF21是把4台YF20发动机捆在一起构成的

1970年完成技术设计,后面就开始小批量的生产制造了。1971年,第一颗用于遥测的导弹组装完成,接下来就要开始发射试验了。第1级正常,但是第2级出了问题,提前30秒关机,射程当然就打了很大的折扣,而且2级火箭姿态不稳,偏差也比较厉害。
洲际导弹和发射卫星的火箭还有一个很大的不同,那就是洲际导弹是要再入大气层的。这时候,洲际导弹的速度非常快,再入大气层的时候,温度高的吓人,弹头的温度弄不好能高达几千度,金属材料早就软了,维持不了气动外形,即便是涂上厚厚的烧蚀材料也解决不了,这个难题就是洲际导弹和运载火箭的最重要的差别。当时东风5号还没能解决这个问题。这是各家航天强国都会碰上的问题,当初都被弄得灰头土脸的,花了好大力气才解决。

长征2号与风暴1号都来自于东风5号,都很相似

但是,作为运载火箭,根本不考虑再入大气层的问题,完成了任务,即便是掉下来烧了,只要不砸到小朋友就行,砸坏花花草草无所谓,都是可以接受的。所以,早期的几批东风5号洲际导弹除了做实验测试以外,统统被拉去改造成了发射卫星的火箭。比如说大名鼎鼎的长征2号,就是东风5号洲际导弹改造出来的。早期的长征2号几乎全盘照搬了东风5号,后来嘛,就越来越不像了。
由东风5号洲际导弹演化出的火箭还不止一个,另一个就是风暴号火箭,是上海8院研制的。一个一院一个八院,以后少不了这两家的故事。1972年风暴1号火箭发射成功。当然这是遥测实验火箭,头上装了个配重,没带真实的载荷。不过呢,大家也要知道当时的时代背景,那个年头,正乱呢。上海这边工程只管进度,不求技术上吃透,质量也没有严格把关。说白了有点贪功冒进。这就导致了1973年和1974年连续两次失败。
所以这种事,马虎不得的。1975年7月26号这一次的发射倒是成功了。成功的把长空1号电子侦察卫星送入了太空,这颗卫星重达1.1吨。风暴1号也就成了第一个有能力把超过一吨的卫星送入轨道的中国火箭。长征2号运气实在是太差了,1974年11月5号的那次发射因为一根导线断裂,导致火箭失控,发射完全失败。被风暴1号给抢了先。

第一颗返回式卫星落点偏了400公里,掉在贵州境内

但是,长征2号毕竟是一般不出手,出手不一般。1975年11月26号,用改进过的长征2号甲运载火箭成功的发射了我国第一颗返回式卫星尖兵1号,这颗卫星重达1.8吨。我国也成了继美苏之后,第3个掌握卫星返回技术的国家。尖兵1号其实就是一颗军用侦查卫星,带着照相机到太空去拍照。胶片的分辨率是10米,小于10米的东西就无法分辨了。侦查卫星的轨道高度一般都是非常低的,离得近拍的清楚嘛。但是在这么低的轨道上,受到大气的影响很严重。所以,尖兵1号的寿命也就只有3天。拍完照以后,扔出回收舱,带着胶片返回大气层,落在指定地点,这就是所谓的“返回式卫星”。

巴丹吉林沙漠深处的测控站

长征2号早期基本上就负责专门发射尖兵系列侦察卫星,一直干到1983年。这些卫星有的是军用的,有的是民用的,比如看庄稼收成。风暴1号则经常用来发射长空1号电子侦察卫星。东风5号洲际导弹也在紧锣密鼓的进行测试。风暴1号运载火箭还帮忙客串了一把导弹,完成了低弹道测试,从酒泉基地飞向新疆的沙漠,主要就是解决弹头的耐高温烧蚀问题,反正这都是一家人,当时分得可不像现在这么清楚。
不过,八院的进取心还是很强的,他们瞄准的下一个目标是1箭3星,也就是用1枚火箭发射3颗卫星。1960年,美国首次用1枚火箭发射了2颗卫星,1961年又实现了1箭3星。接着,苏联多次用1枚火箭发射8颗卫星,后来,欧空局也掌握了这种发射技术。我们要是能成功,那就是第4家掌握这个技术的国家。

风暴1号发射

一枚火箭发射多颗卫星不是个简单的事情,需要事先的周密安排。必须保证卫星之间不发生磕碰,那么分离的方向就必须有特殊的考虑。反推火箭的位置也就必须有特殊的设定。1979年7月28号的早晨,风暴一号火箭顶着3颗实践2号卫星发射升空。但是,这一次出师不利,1级2级工作还算顺利,但是在空档滑行之中,游机推力下降,最后干脆关机了,火箭彻底没办法调整姿态,最后失去稳定,在空中开始翻跟头,火箭的自毁装置启动,炸掉了这颗火箭,这一次尝试没有成功。说实话风暴1号火箭的事故率的确是偏高了一点。从头到尾一共11次发射,失败了4次,还是需要回去慢慢修炼内功,把产品质量提上去。好在这次已经知道问题出在哪里,解决起来不难。

就在这个时候,东风5号的各种问题也基本都解决了,可以做实验了。但是高达9000公里的射程,在国内根本没办法1:1测试。我国版图内最远的距离也不过才5000公里上下。因此必须向南太平洋发射导弹来进行全程测试,这可不是小事。这次导弹试验考研的可不仅仅是导弹与航天方面的技术,也对海军的军舰、测量船乃至直升机都提出了要求。我们必须把手里的这点家伙事儿全都一一置备齐全才能出的了远门。有关这次实验的事儿,我们下次再说。

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