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和平號空間站

和平號空間站是蘇聯建造的一個軌道空間站,蘇聯解體后歸俄羅斯。它是人類首個可長期居住的空間研究中心,同時也是首個第三代空間站,經過數年由多個模塊在軌道上組裝而成。

和平號空間站目前保持著9年又358天的人類在航天最長連續逗留紀錄,通過多國合作,和平號空間站曾經接待過多國的宇航員。和平號航天飛機計劃期間,美國的航天飛機共拜訪空間站11次,帶來補給以及乘員替換。和平號由多個模塊在軌道上組裝而成,首個模塊于1986年2月19日發射升空,其后至1996年的十年時間之中,其他多個模塊相繼升空。

2000年底,因和平號部件老化且缺乏維修經費,俄羅斯聯邦航天局決定將其墜毀。和平號最終于2001年3月23日墜入地球大氣層,碎片落入南太平洋海域中。和平號的研究任務今后由國際空間站所取代。

中文名稱和平號空間站所屬國家蘇聯(后為俄羅斯繼承)
發射時間1986年2月19日(首個模塊)結束時間2001年3月23日
在軌時間9年又358天質量129.7噸
長度31米寬度27.5米
高度19米加壓空間350立方米
近地點350公里遠地點400公里
軌道傾度51.6度軌道周期88.15分鐘

發展歷程

和平號空間站是蘇聯在1976年2月17日決定研發的第三代空間系統,用以取代之前的禮炮計劃DOS-17K空間站。其中四個禮炮空間站的部件自從1971年就開始發射升空,還有三個在研發和平號空間站的時候陸續發射升空。當時的計劃是發射和平號(DOS-7)和星辰號(DOS-8)為禮炮空間站裝配4個塢站接口。

1979年2月,和平號空間站計劃綜合了弗拉基米爾·切洛梅管理的金剛石計劃。塢站的接口能力得到加強,以適應TKS宇宙飛船。科羅廖夫航天公司負責空間站的整體設備,但是,整個計劃分包給了禮炮KB,當時赫魯尼契夫國家航天研制中心的研發部門正在忙于能源、禮炮7號、聯盟號以及進步號的工作。禮炮KB從1979年末開始實施,和平號原先的圖紙在1982至1983年左右被放棄。新的系統吸收了禮炮計劃的數字電腦飛行控制以及回轉陀螺儀(來自金剛石計劃),新的自動對接系統,牛郎星通信系統,氧氣發生器以及二氧化碳過濾器。

在1984年初期,和平號空間站的計劃幾乎陷于停頓,所有的資金被轉移至暴風雪計劃,以支持暴風雪航天飛機的早日升空。不過資金也很快回到計劃中,當年2月末3月初時,瓦朗坦·格盧什科在第27屆黨代表大會上表示,和平號空間站一定要在1986年初期升空。

現在所有的計劃都已經清楚,空間站必須在1986年初期發射。1984年4月12日(宇航員節)這一天,空間站被運送到拜科努爾航天發射場,做最后的系統整合與測試。1985年5月6日,和平號到達發射場。在赫魯尼契夫國家航天研制中心的地面模型測試結果,需要更換或者重做2500根纜線中的1100根。1985年10月和平號被推到無塵室。發射的第一次嘗試是在1986年2月16日,但是由于通信問題而失敗,第二次嘗試在1986年2月19日21時28分23秒(UTC時間)成功發射升空。滿足了當時蘇聯的政治底線。

迫于當時的政治壓力,發射升空是在非常急促的時間段內完成的,在第一次發射升空時,沒有攜帶任何模塊。蘇聯再次決定讓聯盟T-15任務肩負雙重使命,同時完成和平號空間站和禮炮7號的任務。

EO-1任務機組指揮官列奧尼德·奇茲米和飛行工程師弗拉基米爾·索羅沃夫乘坐聯盟號載人飛船于1986年3月13日12:33升空,3月15日與和平號空間站成功對接,在此期間在他們兩次從進步號貨運飛船卸下物資,分別是在3月19日進步號任務-25和4月23日進步號任務-26。4月17日他們控制空間站在4000公里的軌道上追趕禮炮7號,并于5月4日終于趕上禮炮7號。在和平號空間站呆了6周后,5月5日他們乘坐聯盟號離開空間站,這是航天歷史上唯一的一次一個航天器在兩個空間站之間飛行。

5月6日他們經過一天的旅程來到了禮炮7號,當聯盟號T-15位于禮炮7號時,無人駕駛的聯盟TM-1號也于5月23日來到無人居住的和平號駐留了7天,5月29日離開。測試了無人控制飛行器獨立飛行并且與和平號空間站接軌的試驗。在禮炮7號工作了50天后,聯盟號T-15于6月26日攜帶機組人員再次回到和平號并帶來了來自禮炮7號400公斤科學儀器,其中包括一個光譜儀。EO-1任務的機組成員花了20天在和平號開展地球觀測,并于1986年7月16日離開,使得新的空間站暫時又變成無人居住狀態,至此再也沒有船員回到過禮炮7號,不久之后科學家放棄對它的控制,讓他墜落在了阿根廷附近。

1987年對接量子1號之后的和平號空間站

圖:1987年對接量子1號之后的和平號空間站

空間站的第二次遠征任務,EO-2任務組于1987年2月5日由聯盟號發射升空,當他們在空間站時,量子1號于1987年3月30日升空,這個是一系列蘇聯37K實驗計劃中第一個與和平號空間站對接的模塊。量子1號根據原先的計劃應該與禮炮7號對接。然而,由于技術原因,該模塊在設計發展過程中,被配置給了和平號空間站。該模塊還攜帶了具備X光及紫外線功能的天體物理觀測設備。

量子1號與和平號的第一次對接嘗試與1987年4月5日進行,但是由于機載控制系統的問題對接失敗。宇航員尤里·羅曼年科和亞歷山大·拉韋金進行了一次航天漫步,他們在艙外發現量子1號與空間站之間有一個垃圾袋,袋子可能是最近的一次貨船留下的,他們清理了垃圾袋之后,量子1號于4月12日完成與空間站的對接。

擴充階段

1989年9月5日,聯盟TM-8任務升空。標志著人類在航天生活最長紀錄的開始,也是和平號的第二次擴展。量子2號和晶體號在這個時候也已經做好了發射準備。EO-5機組成員亞歷山大·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,結束了和平號長達5個月的冬眠期。他們在空間站進行了大量的科學技術研究和試驗,此次的飛行成本大約8000萬盧布,如果這些實驗能夠成功,政府期待能從這些試驗成果中取得2億5千萬盧布的凈收入。

因為一批電腦芯片引發的問題,量子2號一直拖延到11月26日才由質子號運載火箭8K82K發射升空,原先計劃在12月2日進行對接,但是由于太陽能電池板以及自動對接系統的故障,一直到12月6日才完成對接。這次任務為空間站添加了更多有利于經濟發展的科學實驗儀器,并且希望這些在航天中的實驗成果,能夠促進蘇聯的國民經濟發展。

量子2號給和平號帶來了第二套陀螺儀、新的生命支持系統、水循環系統以及氧氣發生器,減少了和平號對于地面的依賴。量子2號有一個1米直徑的氣密室與和平號相連,一個類似于美國的機動載人裝置背包式裝置位于這個氣密室。

聯盟TM-9帶著EO-6機組成員:阿納托利·索洛維約夫和亞歷山大·巴蘭金于1990年2月11日升空。在于和平號對接時,位于和平號的EO-5機組人員發現,聯盟TM-98個熱絕緣模塊中的3個已經松動,這可能會在返航時引發事故。當時他們研究決定,這個事件是在一個可控制的范圍內,可以在稍后的艙外活動中修復。他們繼續逗留在和平號等待晶體號。5月31日,晶體號升空,6月6日做第一次對接嘗試時,由于姿態調整推力器的故障而失敗。6月10日,實驗艙在和平號的前端塢站與之對接。由于對接的延誤,EO-6的機組人員延遲了10天才啟動了晶體號系統,并且于6月17日做了一次航天行走,修復了聯盟TM-9熱絕緣模塊的松脫問題。

晶體號搭載了4個半導體爐,用于生產空間材料。并且還攜帶了一些生物技術研究設備,包括一個小型的溫室植物栽培實驗室。這些設備都配備了光源及給養系統。最主要的是,這個模塊配備了一個專供航天飛機對接塢站,外圍附加對接系統,原始計劃是為暴風雪號準備的,雖然這個設備從來沒有被暴風雪號使用過,不過,不久之后,該塢站還是用于美國航天飛機的對接。

國際合作

和平號航天飛機計劃是1993年由時任美國副總統阿爾·戈爾和當時的俄羅斯總理維克托·斯捷潘諾維奇·切爾諾梅爾金共同宣布的一項新的空間站計劃,之后這個計劃逐漸演變成現在的國際空間站。他們還一致同意,美國今后也將會參與到和平號空間站的計劃中。航天飛機將參與運送物資以及宇航員到和平號,美國的宇航員將在和平號上生活若干個月,并且允許美國的宇航員和俄羅斯的宇航員分享航天飛行經驗。

美國航天飛機與和平號空間站對接

圖:美國航天飛機與和平號空間站對接

美國的參與,也為和平號空間站計劃帶來了新的資金來源,最顯著的成果是之后發射了光譜號和自然號。而且,亞特蘭蒂斯號航天飛機運送的對接艙,也使得和平號與航天飛機的對接變得更為容易。從1995年3月開始,美國的宇航員在和平號上生活了28個月。

故障與突發事故

在和平號上逗留的期間,處理了很多緊急突發事件,包括1997年2月23日的一場小火災,空間站上的兩臺基本電解生氧裝置連續出現故障,站上的3名宇航員只好使用高氯酸鋰裝置來生產氧。宇航員拉佐特金在量子1號艙內用高氯酸鋰制氧時,制氧設備突然破裂,引起火災,明火燃燒了90秒,煙霧蔓延到整個空間站,宇航員們都帶上了防毒面具,濃煙持續了5-7分鐘。幸好站上的空氣過濾系統性能很好,沒有給宇航員帶來更大危害。以及1997年6月25日與無人駕駛的進步號航天船在一個對接實驗中,撞上和平號,造成航天史上最嚴重的碰撞事故。撞擊造成了嚴重空氣泄露。幸虧兩名宇航員準確定位,及時堵上漏洞,避免了過多氧氣泄露。這次碰撞之后,在光譜號留下了一個洞,隨后他們關閉了通往光譜號的通道。在這兩次事故中,宇航員都差一點使用疏散逃生飛船。在這些事故之后,美國國家航空航天局開始關注是否需要繼續和平號計劃以確保宇航員們的生命安全。1998年6月,最后一名美國宇航員安迪·托馬斯乘坐發現號航天飛機離開和平號空間站。

空間站在它長達15年的服役期間,共發生了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老化到了必須完全更換的地步。空間站的溫度調節系統也故障不斷,航天艙內的局部溫度有時高達53攝氏度。空間站上的蓄電池也曾有過兩次異常放電,導致和平號與地面短暫失去聯系以及空間站局部停電。

和平號空間站原始的后續計劃是和平2,現在新計劃成為了國際空間站的一部分,包括核心服務艙星辰號。

和平號的生活

和平號和月球,兩個地球的衛星。1998年6月,發現號航天飛機成員所拍攝的地球的兩個衛星,當時地球上空密布著濃密的暴風雨云層。和平號在距離地球200英里的地方每90分鐘圍繞地球一圈,月亮在距離地球240,000英里的地方每28天圍繞地球一圈。

重約100噸的和平號內部仿佛變成了一個狹小的迷宮,里面充斥著纜線、科學儀器,以及一些私人物品,比如說照片、兒童的繪畫、書以及吉他。通常和平號會有3名宇航員,最擁擠的時候,會有6名宇航員同時待在空間站長達一個月。和平號總是不斷有宇航員來訪,一直到1999年8月28日。

美國航天局的宇航員John Blaha說空間站的空氣非常健康,不干也不濕,沒什么味道。他還介紹說,新增加的光譜號和自然號看上去可以一直在上面居住10年而不用帶回家清掃。

和平號空間站的宇航員正在就餐

圖:和平號空間站的宇航員正在就餐

在和平號航天飛機計劃實行期間,俄羅斯宇航員負責維修和保養空間站,美國的宇航員在空間站主要進行人體生理學、生物學、微生物學以及材料科學實驗。

珊農·露茜德在和平號停留期間,成為了當時在航天逗留時間最長的女性(11年后被蘇尼塔·威廉斯在國際空間站打破),她說:“我覺得每天在空間站工作和南極洲考察站的工作很類似,區別就是這里很孤立,真的很孤立,你沒有辦法得到來自地面更多的支持。你真的是在為你自己工作。”

兩個業余無線電呼號在80年代后期被分配給了和平號,分別是U1MIR和U2MIR,允許業余無線電愛好者和和平號空間站的宇航員進行通信。

彼得·羅德尼·李維琳曾有機會在1999年登上空間站,他愿意為這次訪問支付了1億美金,這幾乎說服了俄羅斯聯邦航天局,但是后來因為在眾多國家他都受到舞弊指控而失去了這次機會。(包括美國、英國、香港、越南以及澳大利亞這些國家及地區)

墜毀

在和平號最后的日子里,曾有人想購買和平號,計劃讓它作為第一個在軌的電影及電視工作室,在航天中完成電影電視的制作過程。由私人贊助的聯盟TM-30在2000年4月4日帶著謝爾蓋伊·扎利奧汀和亞歷山大·卡萊利升空,對和平站進行了兩個月的修復工作,希望證明空間站仍然可以勝任今后的工作。但是這仍然成為空間站的最后一次任務,之后俄羅斯聯邦航天局由于需要支持國際空間站計劃,再也沒有經濟能力維持空間站龐大的財政開銷。

和平號的脫軌分三個階段完成。第一階段是依靠一個修改版本的進步號航天船(M1-5),攜帶著2.5倍的燃料將空間站維持在220公里的衰減軌道上。第二階段由M1-5分兩階段點燃引擎,分別是2001年3月23日00時32分(UTC時間,下同)和02時01分,在這兩個階段后,空間站維持在165×220公里的軌道面上。第三階段開始與05時08分,M1-5開始控制空間站向地球大氣層沖去,大約22分鐘之后,空間站進入大氣層,05時44分,空間站在完成了歷時15年的航天任務后,位于斐濟上空,05時52分,空間站開始燃燒并隨即解體,06時00分,未燃燒殆盡的空間站殘骸,落入了南太平洋冰冷的海水中。

和平號空間站墜毀燃燒成碎片

圖:和平號空間站墜毀燃燒成碎片

15年來,和平號空間站總共繞地球飛行了8萬多圈,行程35億公里,共有31艘聯盟號載人飛船、62艘進步號貨運飛船與空間站實現對接,宇航員在空間站上進行了78次航天行走,在艙外逗留的時間長達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名宇航員在空間站上工作。這些宇航員共進行了1.65萬次科學實驗,完成了23項國際科學考察計劃。

支援載具

空間站的支援載具主要依靠聯盟號載人飛船和進步號貨運飛船。聯盟號載人飛船主要負責運送宇航員,輪換機組人員。聯盟號還充當救生艇的角色,在發生緊急情況時,可以相對快速的將宇航員送回地球。無人操控的進步號貨運飛船主要負責貨運任務,補給空間站。

晶體號所攜帶的兩個外圍附加對接系統原本是為暴風雪號航天飛機準備的,但是計劃隨后被遺棄,該設備后來用于美國的航天飛機。在和平號航天飛機計劃期間,航天飛機也作為空間站的支持系統充當運送宇航員及貨物的角色,允許美國及其他西方國家的宇航員訪問或長期停留在空間站。航天飛機為空間站帶來了大量的貨物,延長了空間站的給養時間。當航天飛機與空間站對接時,空間站臨時性擴大了生活和工作空間,繼而成為了當時人類歷史上最大的航天器。總共249噸。

和平號空間站結構及模塊

包含6個經常在軌的組件:核心艙,量子1號天文物理艙,量子2號氣閘艙,“晶體”號實驗艙,“光譜”號遙感艙,“自然”號地球觀測艙;美國航天局為其提供了一個專門用于與航天飛機對接用的對接艙。

和平號各模塊配置圖

圖:和平號各模塊配置圖

和平號空間站各模塊對接及時間點

圖:和平號空間站各模塊對接及時間點

和平號建造和連接著7個不同的模塊,分批由質子-K運載火箭發射升空。其中對接艙是由美國亞特蘭蒂斯號航天飛機運送上太空的。

模塊 發射時間 運載工具 對接時間 質量 簡介
核心模塊 1986年2月19日 質子-K運載火箭 - 20,100公斤 主要生活區,和所有其他模塊對接的核心站。
量子1號 1987年3月31日 質子-K運載火箭 1987年4月9日 10,000公斤 天文和科學實驗材料。
量子2號 1989年11月26日 質子-K運載火箭 1989年12月6日 19,640公斤 更新了更先進的生命支持系統以及一個氣密室。
晶體號 1990年5月31日 質子-K運載火箭 1990年6月10日 19,640公斤 地球物理和天體物理實驗室
光譜號 1995年5月20日 質子-K運載火箭 1995年6月1日 19,640公斤 為和平號航天飛機計劃做準備。
對接艙 1995年11月12日 亞特蘭蒂斯號(STS-74) 1995年11月15日 6,134公斤 為美國的航天飛機安裝擴展塢槽以適應和平號航天飛機計劃。
自然號 1996年4月23日 質子-K運載火箭 1996年4月26日 19,000公斤 遠程地球遙感模塊。
和平號空間站
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最新更新:2015-08-02 21:09
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