劉朝暉
中國空間站效果圖。
自1961年蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林乘坐東方1號飛船進入地球軌道,成為全世界第一個進入外層空間的宇航員,拉開了載人航天的序幕,到今年中國的航天員入駐自己的天宮空間站,時間已經(jīng)過去了整整60年。
60年間,全球一共有九種載人航天器將人類送上太空,而這九種航天器其實就是兩類:垂直起飛垂直返回的載人飛船與垂直起飛水平降落的航天飛機。而水平起飛水平降落的空天飛機目前還只停留在紙面上。
飛往地外,我們將乘坐怎樣的交通工具?人們也許會有飛碟之類的終極暢想,但眼下,還是要依靠目前這些最靠譜的方式。
在美蘇爭霸太空那些年,載人飛船是最主要的“飛天”交通工具。
東方1號飛船顯然是載人航天的探索鼻祖,1961年4月12日,東方1號飛船由拜克努爾航天發(fā)射場升空,在89分鐘的時間內(nèi)繞地球一圈,而后成功返回地面,引起世界轟動。不過因為是首次嘗試,和現(xiàn)代化的載人設(shè)備相比,東方1號有些簡陋,尤其是返回艙,非常狹小只能容納一人,甚至沒有降落傘等減速裝置,回歸地球時,宇航員要像飛行員一樣連同座椅彈射而出,再自行打開降落傘落地。但無論如何,蘇聯(lián)的確在載人航天領(lǐng)域確保了先發(fā)優(yōu)勢,并且保持了一段時間。1961年到1963年,東方號共進行了6次載人發(fā)射,其中包括搭載歷史上進入太空的首位女性宇航員瓦蓮京娜·捷列什科娃。
在同一時期,美國也正極力發(fā)展航天技術(shù)意圖與蘇聯(lián)一決高下,但美國落后了一步,只能屈居第二。1961年5月5日,美國水星飛船自由7號搭載飛行員阿蘭·謝潑德進行了一次亞軌道飛行,僅僅比蘇聯(lián)晚了三個星期,不過這不是真正意義上的地球軌道載人飛行,因為飛行高度只有186公里,距離只有480公里。美國真正完成追趕蘇聯(lián)是1962年2月友誼7號的發(fā)射,約翰·格倫成為第一位環(huán)繞地球飛行的美國人。1961年到1963年之間,美國水星飛船共進行了5次飛行,每一次飛行的飛船都有不同的名字。
俄羅斯“聯(lián)盟TMA-15M”飛船。
1963年后,美蘇兩國分別開啟了新的航天計劃。蘇聯(lián)推出了東方號改進而來的第二代載人飛船上升號,1964年載人首飛。上升號完成了兩大紀(jì)錄:搭載3名宇航員的宇航器,以及第二次發(fā)射完成了人類史上首次太空行走。美國隨后也推出了雙子星飛船,也是在水星號基礎(chǔ)上研制的。1965年3月到1966年11月不到兩年時間里,雙子星飛船進行了10次載人飛行。到1967年,蘇聯(lián)的聯(lián)盟號飛船載人首飛,也由此奠定了蘇聯(lián)(俄羅斯)此后載人飛船的基礎(chǔ)。
在載人航天剛剛興起的那十余年,美蘇兩國你追我趕互不相讓。蘇聯(lián)以先發(fā)優(yōu)勢暫時領(lǐng)先,但美國也實現(xiàn)趕超,比如1969年7月16日用土星5號火箭將阿波羅11號飛船送往了38萬公里外的月球, 4天后宇航員阿姆斯特朗首次實現(xiàn)了人類登月的夢想。此后,美國用阿波羅號系列飛船又進行了6次載人登月飛行,其中5次成功。到上世紀(jì)80年代,美國又發(fā)射了史上最龐大的載人航天器——航天飛機,這也是人類史上第一種可復(fù)用載人航天器。
在登月計劃中,由于關(guān)鍵技術(shù)無法解決,蘇聯(lián)明智地調(diào)轉(zhuǎn)了方向,將自己的目標(biāo)定在發(fā)展空間站上,研制了足以令其自豪的聯(lián)盟號飛船系列。時至今日,聯(lián)盟號系列飛船依然是主流的國際空間站“擺渡車”。
聯(lián)盟號系列飛船是蘇聯(lián)/俄羅斯研制的聯(lián)盟號飛船及其一系列改型的總稱。實際上,蘇聯(lián)從1962年就開始研制聯(lián)盟號飛船,研制初期曾經(jīng)歷過多次慘痛的失敗,如1967年4月24日,聯(lián)盟1號飛船第一次載人飛行回收失敗,航天員科馬羅夫喪生;1971年6月30日聯(lián)盟11號飛船返回時,返回艙失壓導(dǎo)致3名航天員死亡。
在吸取教訓(xùn)和進行技術(shù)改進,并進行了大量的可靠性試驗后,從1973年9月至今,聯(lián)盟號系列飛船一直保持著安全飛行,成為當(dāng)今世界上使用時間最長的載人飛船。從聯(lián)盟號到聯(lián)盟T,再到聯(lián)盟TM,最后到聯(lián)盟TMA,聯(lián)盟號系列飛船每一次改進都提高了飛船的可靠性和適應(yīng)性,適應(yīng)了不同時期載人航天的需要。
早期的聯(lián)盟號飛船承擔(dān)了空間交會對接試驗任務(wù)。從聯(lián)盟11號起至聯(lián)盟T14號止,承擔(dān)了禮炮號空間站的天地往返運輸任務(wù)。從聯(lián)盟T15號起至聯(lián)盟TM30號止,承擔(dān)了和平號空間站的天地往返運輸任務(wù)。聯(lián)盟TM31號和從聯(lián)盟TMA2號起的聯(lián)盟TMA飛船承擔(dān)了國際空間站的天地往返運輸任務(wù)。在研制聯(lián)盟號系列飛船的同時,蘇聯(lián)還研制了進步號和進步M號貨運飛船,實現(xiàn)了人貨分運。
1972年,阿波羅17號飛船帶著迄今為止最后一批登月宇航員出發(fā)。同年,美國也開始著手設(shè)計和開發(fā)下一代載人飛船。大約十年后,一種叫航天飛機的載人航天器問世了。
1981年4月12日,哥倫比亞號航天飛機從肯尼迪航天中心具有歷史意義的39A發(fā)射臺升空,完成了首次軌道測試飛行。在此后的30年中,航天飛機一直是美國載人航天工作的核心。2011年7月21日,當(dāng)亞特蘭蒂斯號航天飛機執(zhí)行完任務(wù)停止在跑道上時,一個屬于航天飛機的時代結(jié)束了。美國所有的航天飛機宣布退役。
當(dāng)初之所以研制航天飛機,是因為美國國家航空航天局(NASA)認(rèn)為,之前的載人飛船和火箭,都是一次性使用的,而航天飛機因可重復(fù)利用從而可以降低成本。當(dāng)時NASA為說服美國當(dāng)局發(fā)展航天飛機,表示航天飛機擁有很多優(yōu)點,除可以多次往返重復(fù)使用外,運載量也是其他航天器的數(shù)十倍。同時,航天飛機還可以捕獲太空中的其他飛行器如衛(wèi)星,還可以通過航天員的太空行走對飛行器進行檢修,也可將其帶回地球。