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航天史:60.抢修空间站

 科学声音 2021-04-08

很快

闲言少叙书接上文。苏联的礼炮7号是礼炮系列的最后一座空间站。礼炮系列是个单舱空间站,一根筒子贯穿到底。一般来讲,把礼炮1~5号当做是第一代空间站,因为只能对接一艘联盟飞船,没法实现货运补给,人也就无法长时间的驻守。从礼炮6~7号开始,多了一个对接口,可以停泊进步号货运飞船。宇航员长时间驻守才成为可能。
所以,苏联人对空间站的研究非常深入,积累了大量在太空停留的经验,宇航员一上去就好长时间才下来。一般来讲,总是有几个人长期驻守,时不时有几个人短期拜访,来串门,过一两个礼拜就下去了。即便如此,礼炮7号每年还是有一段时间是无人驻守的。结果,礼炮7号在无人驻守的时候出毛病了,好在上边没人。

电影《太空救援》剧照

这个故障当然是地面控制人员发现的。当时发现空间站的电子设备电流过大,跳闸了,无线电发射机自动关闭了。负责值班的人员也不知道该怎么办,当时正好碰上交接班,他们觉得把专家叫来折腾不值当,这事儿不严重,干脆,整个系统重启吧。过去用组装台式电脑的人大概都有印象,搞不定就重启电脑嘛。礼炮号的控制人员也是这么想的。他们24小时值班已经很疲惫了。手拿把掐的事儿,何必再弄得上下鸡飞狗跳的呢?尽管规章制度上写的明明白白,要召集专家和工程师集体商量。
于是,监控人员开始交接班,该下班休息的拍屁股走人。新上岗的控制人员开始给礼炮7号发送重启指令。礼炮7号的无线电接收机没有关机,还是可以接受地面指令的。假如空间站是硬件故障,那么过流保护系统会再次发挥作用,还是会继续跳闸。如果再跳闸,那就没办法了,必须找专家来处理。可惜的是,这一次过流保护系统没有发挥作用,接收器也被打坏了。1985年的2月11日下午1:20,礼炮7号彻底失联了。

电影《太空救援》剧照

礼炮7号当时已经在太空里飞行了3年了,已经接待了7批宇航员的到访,以当时的标准,运行时间不算短了,很快就要被新的空间站和平号所替代。下一代和平号空间站正在建造之中。尽管设计方案推翻了一次又一次,尽管中途资金被抽走几乎陷于瘫痪,和平号空间站的计划还是得到了当时苏联高层的支持。
当时苏联航天事业的顶梁柱就是格鲁什科,现在他的主要精力是研发新的能源号火箭,以及搭配能源号火箭的苏联版航天飞机。当时苏联高层更支持航天飞机。他们喜欢和美国人对标,美国人搞航天飞机,苏联人也要搞。你别说苏联人,当时全世界航天界都认为航天飞机才是未来,一次性的宇宙飞船是落后的模式。

苏联航天飞机的绘画

当然啦,那时候最激进的是“空天飞机”,也就是从机场上水平起飞,飞到太空,然后再水平降落。当时全世界各个国家都在开脑洞,提出了各种各样的方案。就连我国也展开过讨论,到底是走飞船的模式,还是航天飞机的模式。最后还是飞船的模式赢了,这才有后来的神州飞船。这是后话了,暂且按下不表。

和平号的结构和规模

不过格鲁什科的脑子是清醒的,航天飞机只是个皮卡,这东西还是为空间站服务的,和平号空间站计划不能放弃。所以他立下军令状,和平号空间站一定要在1986年苏共第27届党代会之前发射升空,说白了就是个“献礼工程”,这一下可就没退路了。他手下的工程师们开足马力,为这个目标而奋斗。
这就是礼炮7号出故障的一个历史大环境。所以,礼炮7号失联之后,马上就有人提出建议,礼炮7号在天上转了3年了,够本了,明年和平号就发射了,礼炮7号就不用再修理了吧,干脆,扔了算了。但是大家冷静的分析分析,还是觉得不划算,这么一个空间站,好端端的扔了不要,实在是太舍不得了,和礼炮7相关上马的任务比较多,不适合推迟到和平号上,何况只是无线收发装置故障,也未必难修,因此决定还是去修。

和平号的核心舱,与礼炮号相比,也不过就是有前边有5个对接口

从后来的结果来看,这个决定还是英明的。因为和平号项目为了赶进度,最开始发射上去的基本是个空壳,里面很多仪器设备都没有装。没办法,只能派联盟-T15飞船玩儿了一次太空大搬家。拆了400公斤的仪器模块,从礼炮7号搬到了和平号,联盟飞船充当了一次“货拉拉”。如果不救礼炮7号,等着和平号逐渐完善成熟。那还不知道要耽误多少事儿呢。
苏联人还有一个说不出口的担忧。假如美国趁着苏联人联系不上礼炮7号,派航天飞机上去,把礼炮号装进货舱抓走怎么办呢?这么想倒是有点危言耸听,礼炮号只有折起来,才能放进航天飞机的货舱里,现在太阳能板和各种天线全伸开了,根本塞不进去。再说了,航天飞机不能带着太重的东西降落,那样的话再入大气层速度太快。所以,这种可能性是微乎其微的。但是即便是美国人不把礼炮号抓走,人家溜门撬锁,进去看看,也不是不可能哦。
另外一方面,礼炮7号现在是不受控的状态,天知道它什么时候掉下来。这么大个空间站,万一砸到人怎么办?不可不防哦。从这方面考虑,也不能放任不管。
从各方面来考虑,也不能放弃礼炮7号。既然决定要救礼炮7号,那么该怎么办呢?现在通讯完全中断了,也不知道空间站的任何数据,也只有派人上去一探究竟了。自动对接肯定是没戏,了必须靠手动对接才行。好在对于苏联宇航员来讲,手动对接也是家常便饭。以前联盟-T6任务,在距离空间站900m距离上,计算机出了故障,全靠宇航员贾尼别科夫手动操控,联盟飞船才顺利和礼炮7号对接成功。人家手动比自动对接还快了14分钟。这个贾尼别科夫是个人才啊,算他一个,这次还是他去。

贾尼别科夫与萨维内赫

苏联飞船经常采用双人制,贾尼别科夫同志是指令长。机械师该派谁去呢?选来选去,选中了萨维内赫同志,他先前在礼炮7号上工作过74天,对情况非常熟悉。
下一步就是制定对接方案。过去,联盟号和礼炮7号都要接收到地面的指令。礼炮号做好准备,联盟号在地面引导下,逐渐接近礼炮号空间站。在距离20~25公里的时候,飞船和空间站建立直接联系。双方的无线电一问一答,互相通信,就能保证对接的顺畅。

现在礼炮号彻底失控,根本不可能响应任何无线电信号。因此这种方法不灵了。只能靠地面用雷达或者望远镜直接观察礼炮7号的位置和姿态,报告给联盟号飞船。然后联盟号自己去找到礼炮7号空间站。苏联的工程师们给这种情况起了个名字,叫做“非合作对接”。
正因为自动对接机构肯定是用不上了,所以,工程师对联盟-T13号飞船做了改装。拆掉无线电自动对接装置,安装了激光测距仪。还给宇航员准备了夜视仪。万一是在黑暗中接近了礼炮7号,总不能黑灯瞎火的啥也看不见吧。
联盟-T型飞船是可以坐3个人的,这次只坐两个,为了以防万一,拆掉了一个座位,舱里堆满了补给品,包括食物和水。谁知道要花几天时间才能搞定啊,现在谁都说不准呢。还有,尽量把燃料装满,礼炮号是死的,联盟号少不得要绕着礼炮号来回调整姿态。你要对接,空间站不配合啊,万一在空中翻跟头呢?这肯定是个麻烦事。调整姿态肯定是要花费大量燃料的。
地面工程师准备飞船和火箭花了不少时间,本来预定是5月15号发射,后来推到了6月6号。日子倒是挺吉利,六六顺嘛。这段日子里,两个宇航员都做了针对性的训练。地面上准备不充分,到了太空就要出糗了。到了日子,这二位带着大家的厚望,从拜科努尔发射升空了。临走前,领导肯定拍拍他们肩膀头,勃列日涅夫同志还等着他们的好消息呢……
联盟-T13飞船飞了2天才逐渐接近了礼炮7号,这时候已经进入了视距之内了。礼炮7号已经肉眼可见。两个人一看礼炮7号的样子,就知道这事儿要麻烦。为啥呢?太阳能电池板完全没对着太阳,肯定发不出多少电来。而且两块太阳能板角度都不一致,这说明姿态控制系统都失效了,空间站的电力系统可能已经崩溃了。
本来空间站的轴线应该和轨道线是一致的,数学上叫“切线”,这样联盟号飞过来以后,对接口的插头才能直接捅插座。现在礼炮7号完全不听话,对接口朝下,对着地球这一面。再者,空间站在缓慢的旋转,姿态也没有完全稳定住。滚转率大概是每秒3度左右。这是不折不扣的“非合作对接”啊。
好在贾尼别科夫是“对接小能手”。距离3公里的时候,贾尼别科夫开始手动操纵联盟号飞船。到剩下2公里的时候,开启了主动导航系统,也就是把激光测距仪和夜视仪都打开了。到还剩下200米的时候,他停了10分钟,等着太阳从视野里移出去。大太阳底下,晒得人眼睛睁不开。

距离礼炮7号大约100米的时候,联盟-T13号飞船开始调整姿态,绕半个圈,去对准礼炮号的对接口。这时候礼炮号的对接口朝下,也就是对着地球的方向,还在以每秒3度的速度打滚。这难度实在是太大了,但是架不住人家贾尼别科夫训练有素,按照在地面上千百次的训练,看准了角度,猛地一推操纵杆,飞船往前窜出去一大步,直截了当捅进了对接的漏斗插座里。这一步必须快,要是慢了,礼炮号就转过去了。

《太空救援》剧照

你别看现在俄罗斯不行了,但是80年代初的苏联还是在鼎盛时期。航天技术方面仍然是世界一流的。你想想看,有多少聪明的脑袋瓜子,花了几十年的心血积攒下来的技术底蕴,能不雄厚吗?
完成物理上的连接只是第一步而已。真正的挑战还在后面呢。空间站整体断电,里边肯定很冷,水已经冻成大冰坨子了。现在还不能开门进去,天知道空间站里的空气有没有毒。万一里边发生了火灾,到处都是烟尘,也未可知是吧。
首先,联盟号尽量把温度调高一点,两个宇航员也要做好准备,吃点儿东西补充体力。穿上棉袄,带上防毒面具,拎起手电筒,就打开了从联盟号通往礼炮七号的舱门。

《太空救援》剧照

两个人探头往里一看,里边儿黑咕隆咚的,温度非常低,拿手电筒往里照,里边上上下下都结了一层厚厚的霜,就像冰窖一样,吐口唾沫都能冻成冰,只有联盟号那边还传过来一丝热乎气儿。低头一看,桌子上还放着上一批宇航员留下的饼干和盐。按照斯拉夫人的习惯,迎接尊贵的客人,要献上面包和盐,这是重要的礼节。这个习惯被宇航员们也带到了空间站上。
两个人首先检查了“源泉舱”。空间站所有的淡水都保存在这里,所以叫“源泉”。里边儿的水基本上已经全部冻成了大冰坨子,没法使用。也就是说,暂时只能靠联盟-T13飞船带来的水,满打满算也只够用8天。要想让这些大冰坨子解冻,必须恢复空间站的电力系统,先要看看8组电池是不是还完好。因为没有电,所以整个空间站的通风系统完全停止了,人呼出的二氧化碳会聚集在身边,所以宇航员在礼炮号空间站的舱内不能待的太久。而且不能两个人一起进去,必须一个人留在联盟号上,一个人进去工作。

《太空救援》剧照

两个人就这么轮番干,他们发现8个电池组织中有6个还是好的。现在最重要的就是给电池充电。利用联盟号上的动力,调整好礼炮号空间站的姿态,让太阳能电池板尽可能的对准太阳。就这么足足充了一天的电,有5个电池组已经开始正常工作了。礼炮7号上终于亮起了灯光。有了电,通风和换气系统全都开始工作了,这两个人终于可以一起进入礼炮号,工作效率当然也就大大提高了。
有电当然是好事,起码整个空间站的环境会变得适合生存,温度起码不会那么低。但是麻烦随之而来呀,你别忘了,整个舱室里面上上下下全都结了一层厚厚的霜。温度一上升,霜就开始融化,空间站是失重的,水珠子到处乱飘,这一屋子水,万一电器短路了,这可是要命的事儿。这两个人该怎么处理这这么多的水呢?我们下回再说。

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