禮炮號：載人空間站的先驅者

文/ 張震

▲ 質子號火箭送“禮炮1號”升空

1971年4月19日，蘇聯禮炮1號空間站升空。如今，距離“禮炮1號”這個人類的第一個空間站升空已經過去了50年。人類緣何決定開始發展空間站的？早期的空間站又給后人留下了哪些寶貴的經驗和教訓呢？

▲ 聯盟號飛船與禮炮1號空間站對接的示意圖

載人空間站的起步

在蘇聯為載人登月研制的N-1火箭四射四炸后，蘇聯放棄了和美國競爭載人登月的念頭，開始啟動近地載人空間站計劃。

禮炮計劃是由蘇聯發起的人類第一個空間站計劃，當時準備從1971年到1986年這15年間發射一系列共9個單模塊空間站。這些空間站包括6個科研實驗空間站，也就是禮炮號空間站（DOS）；還有3個軍事偵察空間站，也被稱為“鉆石號”（OPS)。

科研實驗空間站由科羅廖夫的OKB-1設計局負責，而軍事偵察空間站由切洛梅的OKB-52設計局負責。

禮炮1號至5號空間站是該計劃中的第一代空間站。之后的“禮炮6號”和“7號”再根據第一代空間站的經驗實施改進。然后就可以用搭積木的方式建設大規模的軌道空間站了。

“禮炮1號”作為禮炮系列第一個空間站，于1971年4月19日使用質子 K火箭發射升空，成功進入了近地點200千米、遠地點222千米、傾角51.6°的低地球軌道。“禮炮1號”的大直徑軌道艙是直接裸露發射的，整流罩僅包裹小直徑軌道艙。這也成為了以后蘇聯發射空間站的傳統。

質子火箭送禮炮1號升空

“禮炮1號”由軌道艙、服務艙和對接艙3個主要艙段組成，總長約15.8米，最大直徑4米，總質量18.5噸，可用容積為90立方米。為了實現太空對接，禮炮1號空間站設有一個飛船對接口。

“禮炮1號”是基于還在開發中的鉆石號空間站的現成艙體研制的。軌道艙內安裝有遙感設備、科學設備和生活系統。服務艙里安裝有提供水和氧氣的維生系統。空間站安裝有4塊聯盟號飛船的太陽能帆板。

按照計劃，在禮炮1號空間站在軌的6個月中，將接待3～4次聯盟號乘組。

1971年4月23日，第一批進駐空間站的航天員搭乘聯盟10號載人飛船升空，這只是空間站入軌后的第四天。1971年4月24日協調世界時1時47分，“聯盟10號”與“禮炮1號”成功實施了對接。這是人類歷史上首次空間站和飛船的對接！然而空間站和飛船無法鎖緊，最后航天員只好放棄了對接，無功而返。

“聯盟10號”與禮炮1號空間站的對接失敗，造成了對接過渡艙的損壞。1971年6月6日，聯盟號火箭托舉著聯盟11號飛船升空，任務計劃執行25天。這次的航天員乘組是多布羅·沃爾斯基、帕查耶夫和沃爾科夫。航天員在空間站內駐留了3個星期，該任務總體上還算順利。然而在航天員控制聯盟11號飛船離開禮炮1號空間站的時候，飛船上“艙門開”的指示燈一直亮著。地面認為是傳感器故障，并且要求航天員用紙片隔離傳感器。燈滅了，飛船順利與空間站分離，準備返航。

莫斯科時間1971年6月30日02時16分52秒，聯盟11號飛船成功返回地球。地面人員準備開艙和航天員一起慶祝他們創造了新的太空飛行記錄——23天18小時21分43秒。但是當他們打開艙門的時候，發現3名航天員已無生命跡象。

通過檢查飛船上的數據記錄器發現，在150千米高度時，“聯盟11號”執行三艙分離，12個爆炸螺栓爆炸產生的拉力打開了返回艙上的一個通風閥。因為聯盟號飛船的返回艙太小，3名航天員并沒有穿航天服。在閥門打開后50秒，3名航天員因失壓而死去。

最后給出的調查結論是閥門需要更穩定，且航天員在飛行階段必須穿上航天服。這也意味著“聯盟號”窄小的返回艙將不再能塞下3位航天員。

▲ “禮炮1號”實拍圖

▲ “聯盟11號”飛船遇難的3名航天員

▲ “禮炮2號”的結構圖

“禮炮1號”1971年8月推進劑用盡，10月11日墜落在南太平洋。

“前赴后繼”的禮炮2號至5號

被標記為"禮炮2號”的空間站其實上也是第一個鉆石號空間站，1973年4月3日由質子 K運載火箭發射升空。1973年4月16日，“禮炮2號”的發動機起火爆炸，導致空間站旋轉解體，于5月28日墜落。

“禮炮3號”長度為14.55米，最大直徑為4.15米，發射質量18.9噸。不同于前兩個空間站，“禮炮3號”的太陽能帆板可以自動指向太陽進行充電。“禮炮3號”攜帶了“瑪瑙”空間膠卷相機等7臺相機，用于對地偵察。同時航天員也會使用電視攝像機進行錄像。“禮炮3號”還攜帶有360千克重的小型返回艙，用于將膠卷送回地球。

當然最令人感到神秘的是“禮炮3號”搭載的1門23毫米機關炮，它用于對抵近的衛星進行毀傷。但是這項技術需要整個空間站進行移動才可以對準目標，并且后座力會使得空間站開始旋轉，因此“禮炮5號”取消了這個裝置。

“禮炮3號”在1975年1月24日再入地球大氣層。

1974年12月26日，質子 K 火箭成功發射了禮炮4號空間站，發射質量仍為18.9噸。

1975年4月5日，聯盟號火箭發射任務代號為Ural的一艘聯盟號飛船前往禮炮4號空間站。發射的第一階段，四個助推器按計劃被拋棄，整流罩也被拋棄，乘組正在等待一二級分離。但是此時火箭開始滾轉并且遭遇極大的沖擊，幾秒后姿態偏轉超過了10°的閾值，隨后飛船啟動了逃逸程序。返回艙以彈道式再入，過載達到了最大21.3g。飛船最后墜落在了西伯利亞西部山區，好在航天員安全返回。問題出在航電系統，發動機的擺動導致程序控制繼電器故障，一二級分離失敗。隨后由后備乘組執行了聯盟18號任務。

▲ “禮炮3號”在地面進行測試

▲ “禮炮4號”在地面進行測試

禮炮4號空間站于1977年2月3日墜落。

1976年6月22日，質子 K 火 箭成功發射了禮炮5號空間站，也是第二個鉆石號空間站。其技術狀態和“禮炮3號”基本一致，只是質量增加到了19噸。

1976年7月6日，“聯盟21號”發射升空。雖然自動對接系統故障，但是飛船在航天員的控制下，成功與空間站對接。但是在8月17日，空間站的生命維持系統罷工了，航天員耗時兩天才勉強使得空間站恢復了電力供應。隨后由于空間站內的硝酸泄漏，航天員的健康情況受到嚴重影響，而密閉的空間使得航天員產生了精神衰弱，“聯盟21號”最后被迫提前返回，兩名航天員隨后退役。

1977年8月8日，“禮炮5號”在太平洋上墜落。這也意味著第二代空間站提上日程，

禮炮6號：第二代空間站誕生

禮炮6號空間站的配套是聯盟T飛船以及基于聯盟號研制的第一代進步號貨運飛船。1977年9月29日，質子K 運載火箭成功發射了禮炮6號空間站。空間站發射質量為19.8噸，大小和“禮炮4號”相同。

▲ 由“聯盟26號”乘組拍攝的進步1號貨運飛船

▲ "禮炮7號”和聯盟號飛船

“禮炮6號”和上一代禮炮號空間站最大的區別在于它配備有2個對接口，允許同時對接2艘聯盟號載人飛船或者1艘聯盟號載人飛船及1艘進步號貨運飛船。這樣空間站就具備了長期駐留能力和長期維持能力，換言之這才是真正的永久空間站。同樣的，為了增加對空間站的運輸質量，聯盟號飛船也進行了改進，新飛船叫做“聯盟T型”。

進步號貨運飛船是基于聯盟號載人飛船研制的，是突破“禮炮6號”6個月壽命限制的關鍵。它可以向空間站運輸水、食物、儀器和燃料，并且使用剩余燃料對空間站進行升軌。實踐證明，“進步號”是蘇聯后續空間站能長期在軌的最重要的基礎。

“禮炮6號”共接待了15艘聯盟號飛船，3艘聯盟T型飛船和12艘進步號貨運飛船，以及被命名為宇宙1267號的TKS飛船功能艙。其中只有“聯盟25號”和“聯盟33號”對接沒有成功。“禮炮6號”于1982年7月26日與宇宙1267號功能艙一起墜落。

▲ 宇宙1686號TKS飛船與“禮炮7號”

禮炮7號：太空救援的傳奇故事

“禮炮7號”是“禮炮6號”的備份，也有兩個對接口。1982年4月19日質子K 火箭發射了禮炮7號空間站。有意思的是，西方分析家通過“禮炮7號”的軌道就可以分析乘組人數。聯盟T號飛船在搭載雙人乘組時有175千克的燃料儲備，而搭載3人乘組的時候只有110千克，意味著禮炮7號空間站在接待3人乘組時會下降約35～45千米的軌道。

1983年9月24日，聯盟U火箭發射聯盟T-10號飛船前往禮炮7號空間站。這次發射本該平淡無奇，然而它卻成為世界上逃逸塔的唯一一次實戰飛行。在聯盟U火箭點火前90秒，因煤油閥門沒有關閉，火箭底部燃起了大火。地面控制站及時發出分離指令，1秒后聯盟T-10飛船被784400牛的龐大推力從發射臺上拉起，飛行至1千米高度后展開備份傘。航天員在逃逸過程中受到了最大17g的過載。在逃逸后5秒，聯盟U火箭被火球吞沒。航天員成功返回了地面。

1985年2月11日，禮炮7號空間站開始出現異常。空間站也在此期間失去了遙測，而自動對接系統的故障使得載人飛船無法和空間站進行自動對接，所以也無法派遣航天員前往維修。但是蘇聯人并不想放棄“禮炮7號”。1985年6月6日，聯盟T-13號飛船發射升空，這次發射配備著經驗豐富的乘組：指令長賈尼別科夫和工程師薩維尼赫。兩天后飛船和“禮炮7號”完成交會。他們發現“禮炮7號”正在以0.3°/秒的角速度緩緩轉動，并且太陽能電池陣列已經偏離了75°。空間站已經停止了供電，內部變得陰冷，黑暗且危機四伏。

“禮炮7號”的實際旋轉速率并不像電影《太空救援》里那么快速，但是與其對接仍然是一項困難的操作。最后“聯盟T-13”在陰影區里完成了與“禮炮7號”對接的操作，讓地面人員大大地舒了口氣。空間站在6月14日恢復了工作狀態。

“禮炮7號”和“宇宙1686號”于1985年11月21日一起再入，第二代空間站的歷程也到此結束。第三代空間站和平號則在1986年發射升空。