我第一次親眼見到了地球表面形狀。地平線呈現出一片異常美麗的景色,淡藍色的暈圈環抱著地球,與黑色的天空交融在一起。天空中,群星燦爛,輪廓分明。但是,當我離開地球的黑夜時,地平線變成了一條鮮橙色的窄帶,這條窄帶接著變成了藍色,復而又變成了深黑色…
1957年10月4日,人類歷史上第一顆人造地球衛星被蘇聯發射進入太空,人類文明的航天時代開始了,它從一開始就演變成了美國和蘇聯之間的「太空競賽」:在此之後美國和蘇聯投入了巨大的財力物力競相爭奪取航天史上的「第一」,第一次載人太空飛行,第一次太空漫步,第一名女航天員上天、第一次發射無人探測器探測月球……
冷戰開啟的太空競賽引領人類進入太空時代
20世紀50年代末期,赫魯雪夫從斯普特尼克1號衛星的成功發射中,清楚的認識到航天技術的發展對蘇聯國際地位的提高會起到很大的作用,而且在外交檯面上如果有了這張王牌也可以增加自己談判的籌碼,因此他積極的支持蘇聯的太空計劃。
蘇聯在彈道飛彈技術的基礎上開始了載人航天飛行計劃,主要負責人是蘇聯航天史上的天才謝爾蓋·科羅廖夫。
由洲際彈道飛彈改裝的R-7系列運載火箭成為了蘇聯以後發射載人飛船的主力
1958年,在航天專家科羅廖夫的帶領下蘇聯正式開始了載人航天的研究工作。為了保證航天員進入太空的安全性,一部分技術人員們希望首次的載人飛行不要進入繞地球的軌道,採用亞軌道的飛行方式,之後再循序漸進展開軌道飛行。但科羅廖夫考慮到亞軌道飛行要做的工作量幾乎與軌道飛行相同,而且在對太空飛行作了相當程度的分析後,認為人類直接進入太空的威脅並沒有想像的那麼大。所以最終決定採用直接進行載人軌道飛行。
到1959年初,在經過了一系列的試驗飛行後,東方號飛船做好了載人軌道飛行的最後準備。1961年4月3日,蘇聯政府批准了載人軌道飛行。同月12日一枚R-7A運載火箭裝載著「東方-1」號,將人類進入太空的第一名使者——尤裡·加加林送入太空。邁出了人類進入太空的第一步。
1961年4月12日,蘇聯太空人加加林乘第一艘載人飛船「東方1號」飛離地球,開創了載人航天的新紀元
尤裡·加加林1934年3月9日出生於蘇聯莫斯科的格扎茨克鎮。年輕時曾作為冶金工人在工業學院學習,業餘時間學習飛行。1955年加入蘇聯空軍做飛行員。1960年被選為航天員。1961年4月12日,進行了人類首次太空飛行。1968年在另一次飛行訓練時因墜機而死亡。
從冶金工人到殲擊機飛行員再到太空人的尤裡·加加林
「我們選擇去月球,不是因為這簡單,而是因為這困難。」
二戰後美國不僅經濟軍事實力大增,而且科技力量也突飛猛進,在核技術、航空航天技術、電子技術、以及新材料新能源技術等方面,美國都具有領先的技術優勢。
然而在太空競賽初期,蘇聯似乎總是佔據上風,美國每次都落後一步。自豪的美國人感到了恥辱,他們下定決心要證明自己才是地球上科學技術最先進的國家。
「We choose to go to the Moon, not because it’s easy, but because it’s hard.」
1962年美國總統甘迺迪在演講中說:「我們選擇去月球,不是因為這簡單,而是因為這困難」,美國的「阿波羅」載人登月計劃就在這一年開始了。
為十月革命50周年獻禮!蘇聯人力求再創造一個「第一次」——率先實現載人登月!
面對美國人雄心勃勃的「阿波羅」載人登月計劃,蘇聯人當然不甘落後,在加加林完成了人類歷史上的首次太空旅行後,蘇聯就把目光聚焦到月球上,力求再創造一個「第一次」——率先實現載人登月!「第一次把人送上月球」,這個「第一」是無論如何也必須爭的。
蘇聯領導人赫魯雪夫在聽取了科羅廖夫的建議後籤署命令,為實現載人繞月而開始設計運載火箭和飛船。
科羅廖夫(Sergei Pavlovich Korolev 1906~1966)
科羅廖夫是蘇聯運載火箭和航天飛船的主設計師、航天計劃的主要制定者之一,航天活動天才的組織者,蘇聯航天史很少有像科羅廖夫這樣,兼具科研與管理才能,又具有長遠發展眼光與想像力的科學家。
1907年1月12日生於烏克蘭。以半工半讀的形式念完了中學和高等專科學校。1929年畢業於莫斯科高等技術學校空氣動力系,同年拜訪了齊奧爾科夫斯基,從此將航天作為自己的終身事業。
年輕的科羅廖夫坐在自己設計的滑翔機裡
1931年24歲的科羅廖夫參加了剛剛創建的噴氣推力研究小組,1933年該小組被列為國家軍事機構,改為噴氣推力研究所(Jet Propulsion Research Institute)。
題外話,時隔6年之後的1937年,同樣有位年僅25歲的中國年輕人加入了美國「噴氣推進實驗室」的前身:加州理工大學的「火箭俱樂部」,這個年輕人就是後來的中國航天之父錢學森。
1938年,受蘇聯肅反運動波及科羅廖夫被逮捕,關押在西伯利亞的古拉格集中營。
1940年,經著名飛機設計師圖波列夫的努力,轉入圖波列夫領導的監獄工廠KB-29。1944年獲假釋。1945年9月被派往德國研究V-2飛彈,隨後開始研製本國的彈道飛彈工作。1947年10月發射了蘇聯第一枚彈道飛彈。1949年他設計的遠程飛彈試驗成功。
從天上拍攝的R-7彈道飛彈位於拜科努爾發射中心的發射塔架
接下來的幾年,科羅廖夫主持開發了運載火箭,科學、軍事和通信衛星,行星探測器,人造飛船。為蘇聯航天事業奠定了雄厚的基礎。1966年1月14日,正處於事業巔峰的科羅廖夫死於一起醫療事故。
科羅廖夫與世界首位女太空人瓦蓮金娜·捷列什科娃
由於蘇聯航天工業的保密性,科羅廖夫對航天事業的具體貢獻,在其生前及死後幾十年都不為人所知,有關他的資料一直處於政府「保護」之下。直到1994年俄羅斯的一名記者公開發表了科羅廖夫的傳記,人們才真正了解這名航天時代的開拓者。
很多人說科羅廖夫是天才,他對此曾經曾這樣說:「天才應該像隕石一樣,燃燒自己去照亮他的時代。」
科羅廖夫生前有人問過他:「所有的榮譽都成了別人的,不允許你公開發表自己的研究成果,也不能公布身份,你是否感到不公平?」
科羅廖夫卻說:「我從未想過這個問題,但我知道,這些工作是祖國需要的。」
科羅廖夫在克裡姆林宮牆上的墓穴
在科羅廖夫等人的領導下,蘇聯人的載人登月計劃也開始有條不紊地進行,蘇聯的登月計劃就叫做「聯盟」,「聯盟」號宇宙飛船的設計目標,就是搭載蘇聯太空人飛向月球。
1964年8月3日他又推動蘇共中央通過了《關於探索月球和外層空間有關工作的決議》,按該決議裡確定的登月計劃,1967年第二季度實現載人繞月飛行為十月革命50周年獻禮,並在次年也就是1968年實現載人登月。可以看出如果蘇聯的計劃得以成功實施的話,蘇聯將贏得太空競賽的勝利,而美國人將再一次被打倒。
蘇聯人把這個計劃分成兩個部分,一個是載人繞月任務,由蘇聯航空技術裝備委員會總設計師切洛梅(VladímirCheloméi)負責;另一個是載人登月任務,由蘇聯國防技術委員會首席設計師科羅廖夫(Sergei Korolev)負責。
切洛梅的LK-700方案(上),科羅廖夫的聯盟7K-LOK方案(中,用於登月任務)與美國阿波羅指令艙/登月艙
為登月而生的「聯盟」號,和美國登月飛船「阿波羅」號一樣,屬於美蘇第三代飛船,相較前輩們有大幅的改進。
蘇聯第一代載人飛船「東方」號
由科羅廖夫主持設計的「東方」號飛船源自天頂號衛星系列,採用兩艙式結構,全船分為設備艙和返回艙,後者的內部安裝了生命維持系統,可容納一名太空人居停。該系列中最為人所知的飛船是第一艘——東方1號。
蘇聯第一艘載人飛船取名為東方(Vostok)號,東方號的乘員艙採用球形,這主要考慮飛行器返回時經過大氣層,大氣分子與飛行器發生碰撞會產生極大的熱量,而球形可以很好的減少這種不利因素的影響,並且能在各種速度下保持穩定。在球形乘員艙的外部安裝了不同的遙控天線和通信天線,通信天線的下端是一個小型的電子設備艙,航天員坐在乘員艙內通過各種儀器與外部保持聯繫。乘員艙的側面還有一個圓形的觀察窗和一個彈射窗。
在球形的下面是一個圓臺和圓錐的結合體,這個結合體緊靠乘員艙的一側掛有18個球型高壓氮氣和氧氣瓶,為乘員艙內的航天員提供儘可能類似地球的大氣環境。氣瓶下面的圓臺是儀器艙,再往下是反推發動機和內部推進劑儲箱。當要返回地面時該發動機可將飛船的速度降到大約155米/秒,使飛船脫離軌道。
飛船發射後整個末級火箭與飛船是一同進入軌道的,這時飛船的總長達到了7米多。東方號飛船的軌道高度並不高,近地點的高度只有180千米。在這個高度下,大氣對飛船軌道的衰減非常厲害,這主要是為了保證航天員的安全,如果反推火箭出現故障,可以保證飛船在10天內逐漸降低軌道,最終以不大的速度返回地面。
東方號採取陸地回收的方式。起初考慮航天員的安全,科羅廖夫提出海上回收的方案,但蘇共總書記赫魯雪夫出於保密性的考慮,堅持要求在陸地回收,而當時陸地回收的技術還不成熟,很可能會威脅航天員的安全。最終不得不採用了一個折中的辦法:不回收返回艙而只回收航天員,即在返回艙再入離地面10000米左右,將航天員連同座椅一道彈射出去,並用降落傘回收。
「東方」號飛船隻擁有一具再入大氣層用的固體燃料降軌火箭,其在太空中只能按固定的軌道前進,不能使用飛船自己的動力進行變軌;攜帶的空氣、水等物資也十分有限,無法進行長時間的太空航行。
1961年升空的蘇聯第一代宇宙飛船,也就是世界第一種宇宙飛船「東方」號
1961年4月12日,東方1號搭載太空人尤裡·加加林進入太空,開啟了載人航天時代的大幕,尤裡·加加林成為了第一個進入太空的人類,而東方1號也成為人類歷史上第一艘載人飛船。
繼加加林之後,東方號又進行了5次載人軌道飛行,比耶科夫斯基駕駛東方-5號飛船創造了留空119小時的紀錄,以及世界第一個女航天員瓦倫蒂娜·捷列什科娃乘坐東方-6號升空。就載人航天技術來說,整個東方號計劃在醫學實驗上特別是人在軌道飛行期間的反應和適應性方面,取得了偉大的成果,但由於飛船的限制和其他原因,東方號飛船的太空飛行在其它方面並沒有取得太多的研究成果。
蘇聯第二代宇宙飛船「上升」號
在東方號發射成功之後沒多久,科羅廖夫已經開始考慮新的航天計劃,經過大量的研究和規劃,初步形成了兩項計劃,即東方飛船和聯盟複合體。但這些計劃都是長期性計劃,不可能馬上看到成果。
可對於時任蘇聯領導人,從政治角度考量的赫魯雪夫來說,他需要的是先於的第一。在這種壓力之下,科羅廖夫被迫改變了自己的計劃,因此就有了上升(Voskhod)號飛船計劃。
上升號宇宙飛船 (英語:Voskhod Spacecraft 俄語:Восхо́д))是蘇聯的第二代載人飛船,1964年到1965年間共發射了2艘。飛船重5.32噸,球形乘員艙直徑與上一代東方號宇宙飛船大體相同,改進之處是提高了艙體的密封性和可靠性。
「上升號」宇宙飛船和「東方號」相比,當它從軌道返回時,太空人不用彈射脫離座艙而是和飛船一起進行軟著陸。飛船的兩套制動火箭系統和新式的著陸裝置,能使它軟著陸時的速度「幾乎等於零」。太空人在座艙裡可以不穿密閉的宇宙服活動。太空人在座艙內可以不穿太空衣,返回時不再採用彈射方式,而是隨乘員艙一起軟著陸。
1965年首次發射的蘇聯第二代宇宙飛船「上升」號,僅僅是在「東方」號的基礎上將乘員增加到兩人、加上了太空人出艙進行太空行走的能力而已。去往月球的往返飛行要持續6天以上,中間需要飛船做多次變軌操作,還要具有與月面登陸艙太空對接的能力;上述兩種飛船顯然不能滿足這樣的要求。
蘇聯通過上升號宇宙飛船實現人類第一次太空行走
1965年3月18日,上升2號載著兩名航天員——列昂諾夫和貝裡亞耶夫,又完成了一次史無前例的創舉:太空行走。太空行走是由列昂諾夫完成的,他通過氣密艙進入太空,靠一根5米長的繩子與飛船連在一起。返回飛船時由於航天服在真空中膨脹起來,列昂諾夫怎麼也無法通過艙口,經過了8分鐘的掙扎他才回到飛船中。
登月飛船「聯盟」號
聯盟複合體
東方號計劃後,1962~1964年間,蘇聯的航天部門對未來計劃進行了大量研究和規劃,初步形成了兩項計劃,東方飛船和聯盟複合體。
科羅廖夫設計局的技術人員提出聯盟複合體時,為了解決運載火箭動力不足的問題,同時進行軌道交會和對接的試驗和訓練,聯盟複合採用了多段結構,各段分別發射,在軌道加油的方法。
設計人員設想聯盟複合體由三部分組成:聯盟-A、聯盟-B、聯盟-V。首先由聯盟運載火箭將聯盟-B送入地球軌道,該艙段實際上是一個不載人的火箭艙。接著再由火箭將只攜帶推進劑的聯盟-V送入地球軌道,這兩段在軌道上自動會合對接,由V段供給B段的燃料。
聯盟-A是一個載人飛船,最後發射入太空,在軌道上與V段對接後,航天員可以啟動B段的火箭發動機開始太空機動。聯盟-A的上部是圓桶形的軌道艙。圓桶的一端裝有與聯盟-V的對接裝置,另一端連接著鐘形返回艙,返回艙的下部通過過渡段與設備艙相連。
20世紀60年代中期,整個蘇聯的航天計劃都是服從於政治需要的,為了與美國較量,複合體計劃被一再拖延,再加上後來蘇聯的登月方案發生了根本性變化:取消軌道加油方案,代之以研製大運載能力的運載火箭。最後聯盟複合體計劃只處於設計論證階段就終止了。
蘇聯登月夢斷N-1火箭
為了登月,蘇聯需要一款比之前的所有火箭都要強大得多的火箭。美國人用專門研製的「土星5號」運載火箭將「阿波羅」號飛船送上了月球,重達3000噸的「土星5號」直到1980年代仍然是人類製造過的最大最強的運載火箭。
1966年科羅廖夫病逝,無疑對蘇聯的航天事業造成了進一步的打擊
蘇聯這邊也在研製一種巨大的火箭用於把「聯盟」號發射到月球——N-1火箭,重量接近2800噸,為了達到登月任務所需巨大推力,將95噸的物體送入低地球軌道,蘇聯的N-1火箭第一級使用了多達30臺小型火箭發動機,這麼多發動機導致燃料管線複雜、火箭的可靠性急劇降低,複雜的發動機群導致輸送推進劑的管道設計也很複雜,而這種極端脆弱的結構是導致N1最後失敗的罪魁。
從1969年開始這種大火箭進行了四次試射,竟無一次成功
美國人1969年7月21日把阿姆斯特朗成功地送上了月球,完成了「人的一小步,卻是人類的一大步」這項任務。
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實踐證明聯盟飛船是一種經久耐用、性能良好的運輸飛船,聯盟號飛船的改進型號眾多,其衍生出的其它太空飛行器包括:探測器、聯盟號T、聯盟號TM、聯盟號TMA、聯盟號MS及進步號貨運飛船等。
60多年來,「聯盟」號飛船總共發射了160餘次,其中只有上文中提及的那兩次事故,遇難了總共4名太空人;從1971年「聯盟11號」的事故至今,「聯盟」號已經成功地執行了140餘次太空飛行任務,擁有當今世界各個型號的太空飛行器中最完美的安全記錄。
「龍-2」號載人飛船是美國太空探索技術公司(SpaceX)研發的新型飛船
隨著航天技術的進步聯盟號飛船終將被她的後輩所取代,但在整個人類的航天史中永遠留下了她波瀾壯闊的一頁!
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