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航天史:64.暴风雪号

2021-02-21  星光闪亮...

上文书讲到了苏联开始准备建造新的空间站和平号,和平号刚发射的时候是个光杆司令,只有一个核心舱,各种仪器都没有安装。只能维持宇航员的基本生活,但是没法开展工作。
苏联人在太空里生活久了,发现空间站远比地面要脏得多,绝不是什么高大上的地方。有句话叫“干千年,湿千年,半干半湿就半年”,啥意思呢?就是指木头这类玩意儿在纯粹干燥的环境下能保存很长时间。东西泡在水底下也能保存很长时间,比如南海一号沉船,为了长期保存,发掘的时候就必须一整块连泥带水整个挖出来,不能破坏原有的环境。
可是,如果是半干半湿,比如这个地方很潮湿,但是又不是纯粹泡在水里那种环境,那就麻烦了,很快东西就腐朽了,为啥呢?因为微生物繁殖非常快。偏巧,空间站就是这么一个不干不湿的半吊子环境。更要命的是,空间站没办法开窗透气,只能靠空气净化处理系统。大家修理台式电脑可能有直观感受,风扇是最脏的,还有各种滤网上也是积了厚厚的一层灰。空间站的净化系统也离不开风扇和滤网,那里也是脏的一塌糊涂的。

礼炮7号基本上就是个非常脏乱的环境

空间站到了后期,基本上都充满了各种异味,那么狭小的空间里,各种气味混杂在一起,各种仪器的接缝里到处都可以找到藏污纳垢的地方,有可能某些东西已经开始发霉,你却没办法拆下来大扫除一遍。宇航员生活在这个环境里实属不易。所以,联盟-T14号的指令长瓦苏廷在太空里得了前列腺炎,好像也不是那么不可思议的事儿。没办法,不得不让贾尼别科夫陪着他乘坐联盟T13飞船马上下来了。
瓦苏廷这一病,导致了一系列的后果,联盟T-14任务并没有完成,缺了他以后,很重要的一个实验没法做,不得不向后拖延。那下一步该怎么办呢?这就导致后续的联盟-T15号的任务变得非常繁重。
你想啊,和平号还是个光杆子,没法开展工作。当初为了赶进度,很多问题都没解决,比如空间站超重,质子号火箭根本运不上去,干脆,能不要的模块就不要算了,以后再装吧。本来说好的新电脑也没有来得及搞完,只能拿个旧电脑来操控。也需要日后打补丁。

和平号核心舱日后会变得非常复杂,但是刚发射上去的时候,应该还是空荡荡的

没办法,联盟-T15号不得不中途去一趟礼炮7号,完成上一次没完成的任务。然后带着各种仪器设备和他们在礼炮号上的实验结果,搬家到和平号上继续工作。一次任务,要先后和两个空间站对接,宇航员一半时间在礼炮7号上度过,一半在和平号上度过,这是空前绝后的事儿。

基齐姆和索洛维约夫

联盟-T15飞船1986年3月13日从拜科努尔发射升空,搭载了两个宇航员。一个是基齐姆,一个是索洛维约夫。他们先与和平号轨道站对接,主要是验证一下和平号的居住环境和生命维持系统。所以,和平号的核心舱主要是宇航员的宿舍和厕所,只要解决住的舒服的问题。
和平号前面的对接口可以连接5个航天器,但是只有最新的联盟-TM飞船装备了和前方对接口搭配的无线电引导装置。老式的联盟-T型飞船是没有这套设备的。和屁股后边的那个对接口连接到是可以,但是这个口被占据的话,进步号货船就没地方对接了。最后,他们采用的是无线电引导到屁股后边的货船对接口,当最后相聚300米的时候,终止对接过程,采用手控操作的方式绕过空间站,和前面的接口对接。反正在T13任务的时候,用激光测距仪来辅助对接已经有过成功经验了,

和平号的核心舱

他们采取就是这个办法,手动和前面的接口对接成功。到了21日,进步号货船来了,带来了必要的物资。他们在新的空间站做好了准备,毕竟这里什么都是新的,等到所有设备跑顺了,该出气儿的出气儿,该吹风的吹风,他们也要去礼炮7号搞定上次没完成的那半截任务。这两个空间站的轨道高度不一样,速度也不一样。双方要调整轨道的高度来互相靠近。
5月6号,联盟-T15号和礼炮7号对接成功,礼炮7号显得那么陈旧,里面湿度比较高,导致到处都生了锈,温度到是马马虎虎,17度不算高也不算低。他们要完成上次没完成的任务,索洛维约夫进行了两次太空行走,主要是为了安装一个13米长的架子,未来的空间站不能靠一个个的筒子对接起来,强度不够,最好是有个长长的桁架作为主心骨,这样搭建的空间站规模比较大。他们还试验了如何在太空进行焊接操作。

桁架结构

反正他们在礼炮7号上居住了1个多月,从上边拆下一堆的仪器,大概有20来件,总重量400公斤,连同试验成果一起装进飞船,然后告别了礼炮7号空间站,礼炮7号以后再也没人上去过,后来坠毁在了南太平洋的航天器坟场里,算是结束了自己的使命,以后就全靠和平号空间站了。
这两个宇航员再次和和平号对接,继续后续工作,一直到7月份才乘坐联盟-T15号飞船返回了地球表面,这也是联盟-T型飞船的最后一次任务,下一次就要采用最新的联盟-TM飞船了。

和平号空间站量子舱

到了1987年,和平号空间站的第二个舱段量子舱发射升空,但是与和平号的对接不顺利,原来是前面的进步货运飞船遗留了一个垃圾袋,干扰了接口的连接。没办法,只能靠太空行走把这个该死的垃圾袋给清理了,这才对接成功。

核心舱+量子舱+联盟TM3飞船

这个舱段主要用来做科学研究,包含了国际伦琴X射线观测站。格拉泽紫外线望远镜,还有斯维特兰娜电泳单元。这里面有很多仪器来自于西方国家,毕竟当时的苏联是戈尔巴乔夫在执政,他和西方的关系不错。
同时,苏联人为和平号空间站设计了一种新的接口,这个接口在一个叫“晶体”的舱段上,当时还没发射升空呢。这种接口上可以和苏联最新的航天飞机对接的。没错,苏联也有航天飞机计划,而且动手并不晚。

苏联早期的BOR-4飞行器,曾经完成过亚轨道测试

当企业号航天飞机还在试飞的时候,苏联的情报机构就已经掌握了大量的信息。你可别以为克格勃就只会搞暗杀和绑架,也不是像影视剧里演的那样派人去秘密的偷资料,世界各国大部分情报还是依靠公开信息。美国人也没有藏着掖着,人家大大方方的公开了。
不过当各方面的资料汇集在一起,送到苏联航天部门设计师面前的时候,大家还是吃了一惊,因为美国人的设计是非常先进的。他们马上就放弃过去的思路,开始向美国人靠拢。苏联设计师根据这些公开资料,大大节省了走弯路的时间,竟有个范本存在,总比没头苍蝇乱撞要强多了。
当时还是勃列日涅夫主政,别看这家伙比较平庸,大事儿上还是拎得清的。乌斯季诺夫也看好航天飞机的军事用途,所以,苏联人立刻动员其苏联最优秀的设计师来集体攻关航天飞机项目,美国有的,苏联当然也要有。

格鲁什科 & 切尔托克

苏联新成立了一个摩尔尼亚联合体来负责航天飞机的总体设计。还包括第一实验设计局,这个机构是当年科罗廖夫开创的,现在总头目是格鲁什科,其他人都不灵嘛,只能轮到他来主持第一设计局,他在发动机方面的造诣非常深厚,他的副手切尔托克也是非常重要的负责人。当然,苏联中央空气流体动力研究院也参与了设计工作。
一开始,苏联人也打算全盘照搬美国人的方案,那就是把氢氧发动机装在航天飞机的机身上,肚子下边挂燃料箱,两边是巨型的固体火箭助推器。这两个巨大的固体火箭,最大推力能达到1280吨。两个助推器,总推力2540吨。加上航天飞机机身上的氢氧发动机,一共是600吨推力,总推力3000多吨,仅次于当年的土星5号。
但是,苏联人算来算去,发现不够用,因为苏联国土纬度高,拜科努尔还是太靠北了。卡纳维拉尔角就赚了地理位置上的便宜。即便是苏联人达到了美国人的水平,发动机推力也还是不够用,起码要达到4000吨推力才行。乖乖,这个要求比土星五号还大一圈,苏联到什么时候才能研发出来呢?那么大的固体火箭和氢氧火箭都偏离了苏联原来的技术路线,他们最擅长的还是液氧煤油发动机。

RD-170发动机

苏联的液氧煤油发动机是真的厉害。在N1巨型火箭失败以后,他们展开了一系列的新火箭研发,其中的核心就是RD170发动机。这个发动机是格鲁什科设计局的杰作。这个发动机拥有4个燃烧室,4个喷口,但是共用了一个涡轮泵系统。最大推力也达到了740多吨,和土星5号的F1发动机半斤八两。但是F1发动机只有一个燃烧室和一个喷口,不像RD170,一上来就是4个。这两个发动机的路子还是不太一样。F1用的还是燃气发生器,比冲并不出色。RD170却走的是高水平的分级燃烧,高压补燃的路子,比冲非常高,毕竟RD170出来的比较晚嘛。

天顶号1级用一枚RD-170,就是能源号的助推器,二级用RD-120发动机,和能源号核心级一致,天顶火箭家族和能源号是深度捆绑的

苏联基于RD170发动机,设计了一个新的火箭叫“天顶号”。近地轨道发射能力大概是13吨左右。1985年发射成功,这东西其实就是能源号的助推器改造的,能源号粗胖的薪级火箭周围绑了4个巨大的助推器,中间的薪级火箭采用了4台RD120发动机,这是氢氧机,中间的薪级火箭为什么那么粗胖?主要是因为液氢的密度太低了,没办法。这东西和航天飞机的主发动机大约是一个级别的,推力都在200吨上下。

苏联和美国航天飞机的比较,从尾部看一目了然

算总账的话,能源号的起飞推力达到了3700吨,超过了土星5号的起飞推力3500吨。可以把100吨的载荷送上太空,苏联的航天飞机和美国最大的不同就是主发动机不放在飞机上,而是放在火箭上,飞机纯粹是个载荷。所以,美苏两国的航天飞机一对比,就能发现屁股那部分有差异,美国航天飞机在屁股后边鼓起来一块,有三个巨大的发动机品字形安装,苏联人的航天飞机尾巴上只有几个小的调姿喷口。其他的部分长得真是太像了。美国人的航天飞机浑身上下都铺满了陶瓷隔热瓦,苏联的也是一样,苏联利用公开资料,几个月就搞定了陶瓷隔热瓦的研发,比美国人快多了。这就是后发优势,很多弯路就不必去走了。

БТС-002在茹科夫斯基展出

苏联前后生产了8架用来测试,这样的话,不同的科目可以齐头并进。为了测试大气层之中的飞行特性,还在002测试版尾巴上装了4台喷气发动机,可以从地面直接起飞,测试大气层之中的操控性。当然,真正发往太空那一架是不需要喷气发动机的。

安225背着暴风雪号航天飞机

当时作为配套项目,乌克兰的安东诺夫设计局搞出了一架世界最大的运输机安-225,最大起飞重量600吨。背上专门留出了捆绑大型货物的支架,其实就是为了扛着航天飞机满街跑的,但是后来也仅仅用上几次。至于那些测试版,他们都没赶上安-225,安-225的研发也需要时间,只能凑合用米亚4轰炸机改装的运输机来扛着。

米亚4轰炸机也经常扛着苏联航天飞机原型机到处跑

正式版本被命名为“暴风雪号”,1986年就完成了研制。但是1986年正好赶上美国的挑战者号爆炸。苏联人也就没敢着急忙慌的上马。一直到1988年的11月份,暴风雪号才由巨大的能源号运载火箭从拜科努尔发射升空。

但是苏联的这次实验是不载人实验,全靠自动控制装置来操控。飞行过程很顺利,暴风雪号绕着地球转了两圈就下来了。在全自动操控系统指挥下,暴风雪号顺利落地。从这一点上来讲,苏联展示的航天技术真的不是盖的。

暴风雪号依靠自动驾驶降落,伴飞的是米格25

尽管暴风雪号获得了成功,和平号空间站还在稳步的推进,但是苏联却已经每况愈下。一年以后,1989年11月9号,柏林墙完全开放,柏林墙可是冷战的一大标志,现在已经完全失去了作用。在未来的日子里,柏林墙会被敲成碎片,有些还被当做是纪念品出售。

量子2号舱对接成功

就在11月26号,和平号空间站的量子2号舱发射升空,与和平号对接成功。接下来,12月,美苏两国元首在马耳他会晤,老布什总统还送给每人一块柏林墙碎片当礼物。美国显然是冷战的胜利者,实际上,苏联已经撑不住了。

到了1990年,晶体舱终于发射升空,与和平号对接了,这个舱段最重要的实验是有关材料学的,要在太空无重力环境下研究晶体的生长。这个舱段拥有几个新的接口,可以和苏联的航天飞机对接。但是这些接口永远没有等来苏联自己的航天飞机。

联盟-TM11的身上画着广告,火箭工程师们也要“恰饭”

到了1990年底,一艘新的联盟飞船从拜科努尔发射,去往和平号空间站,但是最奇怪的是火箭上居然有商业广告。苏联人已经没钱了,不得不拉下老脸来挣钱。他们甚至专门设立了一个部门来搞对外合作,说白了就是卖和平号空间站的门票。

这艘联盟号飞船上有一个身份特殊的宇航员,他叫秋山丰宽,是日本TBS的记者,他是第一个靠商业赞助登上和平号空间站的人。TBS支付给苏联3700万美金,可见这张船票不便宜哦。秋山丰宽在空间站天天拍视频,搞直播,介绍苏联宇航员的生活和工作,这都是他记者职业的份内事嘛,这也好理解。
到了1991年10月,联盟-TM13号飞船飞向了和平号空间站,指令长是沃尔科夫,还有一个哈萨克斯坦的宇航员奥巴基洛夫,奥地利宇航员菲伯克是奥地利花了800万美元买了门票上来的,他倒是个正经八百的工程师,做了15项科学实验。

联盟-TM13成员组

他在空间站住了一个礼拜,和被替换的苏联航天员一起乘坐联盟-TM12号飞船返回了地面。只剩下沃尔科夫和克里卡列夫他们几个人继续在空间站坚守。他们根本弄不清楚地面上究竟发生了什么。他们没想到的是,地面上的人差点把他们遗忘了……我们下次再说。

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