和平號：第一座“長壽”的空間站

文/ 張振威

1986年2月20日北京時間5時28分23秒，蘇聯(lián)在哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射場使用質(zhì)子K火箭將和平號空間站核心艙艙段送入預(yù)定軌道，拉開了和平號空間站建設(shè)的大幕。

▲ 所有艙段到位后的和平號空間站

到蘇聯(lián)解體，俄羅斯接管“和平號”的建造與運行，美俄兩國從競爭走向合作，1993年美俄宣布“航天飛機-和平號”計劃，“和平號”最終于1996年完全建成。

2001年3月23日，“和平號”在經(jīng)過大氣層中16分鐘的燃燒后，墜毀在南太平洋島國斐濟附近海域。其在軌道上運行超過15年時間，壽命遠遠超過之前任何一座空間站，為人類探索太空留下了濃墨重彩的一筆。“和平號”為載人航天發(fā)展積累的寶貴經(jīng)驗和做出的重要貢獻，將會永遠載入史冊。

“和平號”升空建造

和平號空間站采用組合式積木結(jié)構(gòu)，是蘇聯(lián)在二代禮炮號空間站的基礎(chǔ)上發(fā)展的第三代空間站。

1986年2月20日

DOS-7核心艙發(fā)射，這是和平號空間站發(fā)射的首個艙段，是航天員主要生活區(qū)以及與其他模塊對接的核心艙段。

1987年3月31日

量子1號天文物理實驗艙發(fā)射，這是“和平號”第二個艙段，也是第一個與核心艙對接的模塊，上面載有科學(xué)實驗設(shè)備以及具備X光及紫外線功能的天體物理觀測設(shè)備。

1989年11月26日

量子2號實驗艙發(fā)射，給空間站提供新的科學(xué)實驗儀器、更好的生命支持系統(tǒng)以及一個氣閘艙。

1990年5月31日

晶體號遙感實驗艙發(fā)射，主要功用是在空間飛行條件下，獲得特殊性能的結(jié)構(gòu)材料、電子器件、生物制劑和植物栽培工藝；增強地球資源勘察和天體物理實驗的能力，增大了空間站的空間，為長期性載人飛行提供了更加有利的條件。

1995年5月20日

光譜號實驗艙發(fā)射，該艙段是由美國出資擴建的。主要用于研究大氣物理、生物醫(yī)學(xué)等，并為美俄共同實施的“航天飛機-和平號”計劃做準備。

1995年11月12日

對接節(jié)點艙發(fā)射，主要用于為美國的航天飛機安裝擴展塢槽，以適應(yīng)“航天飛機-和平號”計劃。

1996年4月23日

自然號地球觀測實驗艙發(fā)射，這是和平號空間站最后一個艙段，給和平號提供遠程地球遙感模塊，主要用來對地球陸地、海洋和大氣進行綜合研究，至此和平號空間站組裝完成。

此外，和平號空間站還有Lyappa機械臂、APAS-89對接系統(tǒng)等其他組件。和平號空間站于1996年建造完成時，全長達87米，有效容積470立方米，它是世界上第一個長期載人空間站。

▲ 和平號空間站艙段組成示意圖

蘇聯(lián)的獨立運行時期

1986年3月13日12點33分09秒，蘇聯(lián)發(fā)射了聯(lián)盟T-15飛船。航天員基齊姆和索洛維耶夫駕駛飛船于3月15日同“和平號”對接，并成為和平號空間站的第一批乘員。他們的主要任務(wù)是對空間站進行全面檢查，運行整個系統(tǒng)。在和平號空間站待了51天后，他們于5月5日乘坐聯(lián)盟號T-15飛船解除對接，前往距“和平號”約6100千米的“禮炮7號”共軌站，基齊姆和索洛維耶夫在老站停留了50天，其間完成了兩次太空行走和一些實驗。6月26日，他們帶著400千克重的設(shè)備（包括一把吉他）從“禮炮7號”返回“和平號”，完成了第一次也是迄今為止唯一一次站與站之間的轉(zhuǎn)移。基齊姆和索洛維耶夫于7月16日在哈薩克斯坦著陸，結(jié)束了他們125天的任務(wù)，留下了空無一人的“和平號”。

1987年2月5日“聯(lián)盟號”發(fā)射升空，“和平號”迎來新住客：尤里·羅曼年科和亞歷山大·拉維金。雖然拉維金因身體不適在6個月后返回地球，但羅曼年科仍留在船上，并創(chuàng)造了326天的新航天時長紀錄。由于新科研艙的開發(fā)落后于計劃，管理人員選擇從1989年4月開始在無人情況下運行和平號。

1989年9月5日，聯(lián)盟TM-8號飛船升空，標志著空間站長期駐留任務(wù)的開始，“和平號”準備接收新的實驗艙段。亞歷山大·維克托連科和亞歷山大·謝列布羅夫于9月8日到達“和平號”，結(jié)束了“和平號”長達5個月的無人值守狀態(tài)，恢復(fù)了“和平號”的載人任務(wù)，開始了和平號空間站長達10年的不間斷居住并一直持續(xù)到1999年8月。直到2010年10月，國際空間站上的乘員們才超越了這一記錄。

化身第一個“國際”空間站

隨著蘇聯(lián)于1991年年底的解體，由于資金的緊張，以及國際政治因素的改變，美俄兩國從競爭走向合作。1992年6月份，時任俄羅斯總統(tǒng)葉利欽同美國總統(tǒng)老布什敲定了允許俄羅斯航天員搭乘美國航天飛機的協(xié)議細節(jié)，并達成了一項讓航天飛機與和平號空間站進行對接的計劃。另外，協(xié)議還計劃讓美國航天員可以在和平號上生活工作至少一個月。這便是“航天飛機-和平號”對接項目的由來。

從1994年到1998年，航天飛機總共執(zhí)行了11次與“和平號”有關(guān)的任務(wù)，其中9次交會對接。從1995年3月開始，美國的航天員在“和平號”上總計駐留28個月，在“和平號”上駐留期間，協(xié)同俄羅斯航天員處理了很多緊急突發(fā)事件，包括1997年2月23日的一場小火災(zāi)。當時，空間站上的兩臺基本電解生氧裝置連續(xù)出現(xiàn)故障，站上的3名航天員只好使用高氯酸鋰裝置來生產(chǎn)氧。航天員拉佐特金在量子1號實驗艙內(nèi)用高氯酸鋰制氧時，制氧設(shè)備突然破裂，引起火災(zāi)，明火燃燒了90秒，煙霧蔓延到整個空間站，航天員們都帶上了防毒面具，濃煙持續(xù)了5～7分鐘。幸好站上的空氣過濾系統(tǒng)性能很好，沒有給航天員帶來更大危害。

空間站老化導(dǎo)致狀態(tài)頻發(fā)

1997年6月24日，裝有新型遙操作手動對接裝置（Toru）的進步M-34貨運飛船脫離和平號空間站的對接口。二次對接時，進步號貨運飛船靠近空間站，恰巧處于地面站和地面控制中心的控制范圍之外，由于制動控制部件失靈，飛船沒有及時對航天員的指令做出響應(yīng)，因此在飛到和平號空間站的核心艙時，直接撞到光譜號艙段的太陽能電池帆板上，碰撞使光譜號艙段翻轉(zhuǎn)，并使覆蓋在太陽能電池帆板散熱器上的保護蓋被拉動出現(xiàn)移位。最終，地面控制中心控制住了進步號貨運飛船，并挽救了空間站，但光譜號艙段本身和太陽能電池帆板都受到損壞，封閉艙門后放棄使用，僅保留電力系統(tǒng)為空間站供電。

因為設(shè)計缺陷，和平號空間站各艙段的太陽能電池帆板存在互相遮擋的問題，特別是90年代中期新的艙段加入后更加明顯，加之帆板老化帶來的供電效率降低導(dǎo)致其存在供電不足的問題。還有，和平號空間站在運營后期貨物和廢物管理有很大問題，大量的試驗器材與垃圾沒有及時運出空間站，導(dǎo)致艙段內(nèi)擁擠不堪，實驗艙段因為只有2.8米直徑的加壓空間，堆積大量閑置包裹更是雪上加霜。后期的通信中斷等事故更是耗費了航天員大量的工作時間進行艙段的檢修，沒有太多的時間進行空間科學(xué)試驗。

▲ 美國航天員薩加德（（右）首次乘坐聯(lián)盟號飛船進入和平號空間站，任務(wù)結(jié)束之后乘坐航天飛機返回美國

▲ 航天飛機進駐和平號空間站后美俄航天員于核心艙內(nèi)4.2米直徑艙段生活區(qū)的大合影

▲ 進步M-34貨運飛船撞擊光譜號

▲地面人員拍攝到再入的和平號空間站殘骸

“和平號”在它長達15年的服役期間，共發(fā)生了2000處故障，其中近1000處故障一直未能排除。空間站的中央計算機也已經(jīng)老化到了必須完全更換的地步。空間站的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也故障不斷，太空艙內(nèi)的局部溫度有時高達53℃?？臻g站上的蓄電池也曾有過兩次異常放電，導(dǎo)致“和平號”與地面短暫失去聯(lián)系并造成空間站局部停電。“和平號”用遍體鱗傷來形容毫不過分，它日漸顯露出工作壽命即將終結(jié)的跡象，再無回天之力。2001年1月5日，俄政府總理卡西亞諾夫簽署了結(jié)束和平號空間站工作的政府命令，準備結(jié)束它輝煌的歷史使命。

2001年3月23日，“和平號”終于走完了15年的坎坷路程，帶著它創(chuàng)下的無數(shù)成就，帶著蘇聯(lián)時代的驕傲、全俄羅斯人民和全世界人民的惋惜從地球軌道上消失了。

事實上很多俄羅斯人為保留“和平號”做出過努力。如果要想保留“和平號”，必須在3個月內(nèi)，連續(xù)發(fā)射3到4艘進步號貨運飛船，才能把“和平號”的高度提高到500千米，使它繼續(xù)工作幾年。而造出一艘“進步號”到安全發(fā)射它就需要22個月，所以，根本不可能再保留“和平號”。用新對接的“進步號”只能提升60千米，是維持不了幾天的。俄羅斯航天局領(lǐng)導(dǎo)人在2001年2月4日的座談會上從“和平號”的技術(shù)現(xiàn)狀說明必須在還能控制“和平號”的情況下銷毀它，以免給地面帶來威脅。

▲ 航天員在“和平號”艙外進行太空行走

▲ 奮進號航天飛機STS-89任務(wù)拍攝的和平號空間站

▲ 和平號空間站艙內(nèi)

2000年6月最后一個機組返回地球前還指望有下一個機組接替，按俄羅斯風(fēng)俗，留下了歡迎他們的鹽和面包。14噸來自27個國家的科學(xué)儀器和設(shè)備也未如“禮炮7號”墜落前那樣卸走，全都成了“和平號”的陪葬品，化為了灰燼。2001年1月24日，“進步M1-5號”油船發(fā)射升空，并于1月27日從尾端與“和平號”空間站對接，為和平號空間站送去了制動燃料，“和平號”墜毀也進入倒計時。

莫斯科時間2001年3月23日凌晨3點33分，俄羅斯科羅爾耶夫飛行控制中心下達點火指令，和平號空間站發(fā)動機制動，進入墜落軌道。6個小時后，熊熊燃燒的“和平號”帶著幾代人的努力葬身天際，零星的的碎片墜落在南太平洋預(yù)定海域，成為一代傳奇。

輝煌的成就

“和平號”自誕生之日起，共在軌道上運行了15載，大大超過了5年的設(shè)計壽命。15年中，和平號空間站總共繞地球飛行了8萬多圈，行程35億千米，共有31艘聯(lián)盟號載人飛船、62艘進步號貨運飛船與空間站實現(xiàn)對接，航天員在空間站上進行了78次太空行走，在艙外空間逗留的時間長達359小時12分鐘。

先后有28個長期考察組和16個短期考察組在空間站從事考察活動，共有俄羅斯、美國、英國、法國、德國、日本、敘利亞、保加利亞、阿富汗、奧地利、加拿大、斯洛伐克12個國家的135名航天員曾在空間站上工作。這些航天員共進行了1.65萬次科學(xué)實驗，完成了23項國際科學(xué)考察計劃。航天員在空間站上進行了大量生命科學(xué)實驗、空間材料學(xué)和醫(yī)學(xué)實驗，取得極為寶貴的成果和數(shù)據(jù)；拍攝了許多恒星、行星的照片，進行了基本粒子和宇宙射線的探測，大大擴展了人類對宇宙的認識；還探索了從太空預(yù)報地震、火山爆發(fā)、水災(zāi)及其他自然災(zāi)害的可能性。

和平號空間站創(chuàng)下了當時的多個世界第一：太空行走任務(wù)時間最長，超期服役時間最長，工作效率最高，接待各國航天員最多，俄羅斯航天員波利亞科夫還創(chuàng)造了單人連續(xù)在太空飛行438天的最高紀錄。

此外，和平號空間站還在試驗人造月亮、空間商業(yè)化等方面進行了許多有益的探索，獲得了大量數(shù)據(jù)及具有重大實用價值的成果，為開發(fā)利用太空和人類在太空長期生活積累了豐富的經(jīng)驗。

和平號空間站在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，研究了在太空使用的藥物處方、航天員飛行后的體力恢復(fù)方法。在生物學(xué)領(lǐng)域，研究了蛋白質(zhì)晶體生長、高效蛋白質(zhì)精制、特殊細胞分離、特種藥品制備等。在材料和空間加工領(lǐng)域，進行了600多種材料實驗，制造了半導(dǎo)體、玻璃等35種材料。在對地觀測方面，發(fā)現(xiàn)了10個地點可能有稀有金屬礦藏，117個地點可能有油脈存在。在天文觀測方面也有許多重大發(fā)現(xiàn)。