“和平号”国际空间站
天宫一号的发射,开启中国的空间站实验之路。回首空间站历史,前苏联和平号空间站堪称传奇。早在冷战时代,技术领先的和平号成为苏联的政治筹码;世界变局后,又成为空间事业国际合作的典范。在役15年,和平号累计接待12个国家135名宇航员,完成超过16000次科学实验,成为人类共同的太空之家。
1957年10月4日,前苏联发射人类史上第一颗人造卫星斯普特尼克1号。由于航天技术在军事上意义重大,斯普特尼克1号的发射在美国政界引起了讨论和恐慌,艾森豪威尔总统授权拨款10亿美元,扩大国防工业教育,成立国家航空航天局(NASA),应对“斯普特尼克危机”。1958年1月31日,在多次尴尬的失败后,美国成功发射探索者1号。两大阵营的太空竞赛就此展开。图为1959年3月,时任苏联领导人赫鲁晓夫参观斯普特尼克卫星模型。
在举国体制的推动下,前苏联在太空竞赛中抢得先机。1961年4月12日,前苏联宇航员尤里·加加林搭乘东方1号宇宙飞船进入地球轨道,绕地一周,历时108分钟,成为人类史上第一个太空人。仅仅23天后,美国人阿伦·谢泼德乘坐自由7号也进入了太空。图为1961年4月14日,时任苏联最高苏维埃***的勃列日涅夫接见加加林。
太空竞赛的成果成为了两国政治谈判中的筹码,太空事业的发展也成为了政治任务。年仅27岁的加加林从太空归来后,由上尉直接晋升为少将,并在莫斯科受到极其隆重的欢迎。在这种背景下,太空竞赛进入白热化。图为1961年4月,莫斯科红场上的人们争相目睹加加林。
上世纪60年代中期,苏联国力和军事实力达到鼎盛时期。而美国由于长期陷入越战,处于战略上的守势,促使其接受包括航天合作方面的众多妥协条款。1972年5月,时任美国总统尼克松和勃列日涅夫签订航天协定,促成了阿波罗-联盟测试计划。1975年7月17日,美国阿波罗飞船和前苏联联盟19号在太空实现对接,两艘飞船的指令长握手,冷战中的两大敌对阵营首次实现合作。
上世纪70年代中期,美苏签订了限制战略武器条约,太空竞赛有所缓解,但技术上的竞争没有结束。1970年代,两国在太空事业上开始走向不同的技术路线,美国着力可重复利用航天飞机的研发,苏联则研制发射了三代八艘空间站。图为1975年7月17日,美国宇航员在阿波罗18号飞船上品尝前苏联宇航员馈赠的伏特加酒。
空间站在监视全球活动和太空武器发展是上具有重大意义,利用空间站人类可以长期占用宇宙空间,获取太空生活经历和经验。1971年4月19日,前苏联发射了第一代空间站礼炮1号,1971年6月7日,联盟11号与之对接成功,3名宇航员成功登上礼炮1号。但3人在返回地球的途中,由于返回舱的压力门损坏导致舱内空气泄露,死于急性缺氧和体液沸腾。图为礼炮1号与联盟号飞船对接。(假想图)
礼炮系列空间站共建造了两代七艘。到礼炮7号,已经发展为技术成熟的大型空间站。1982年4月19日,礼炮七号发射升空,并服役八年十个月,接待10批次宇航员(包括法国和印度宇航员),除了进行了大量宇宙太空实验观察外,礼炮7号首次测试了大型舱室的在太空的轨道控制和姿态控制,成为和平号空间站的技术基础。图为1985年9月18日,礼炮7号模型莫斯科的“苏联共产主义成功展”上展出。
礼炮1号发射两年后,1973年5月14日,美国发射了太空实验室(skylab),争取宇宙空间的控制权。太空实验室由工作舱、太阳观测舱,和服务舱组成,美国人在上面进行了大量的太阳观测。太空实验室原计划在轨运行8到10年,并且将派航天飞机与之对接。但是大气运动导致它在1979年7月11日返回大气层,坠毁在印度洋,暴露出美国在空间站技术上的不足。图为1973年拍摄的太空实验室。
1976年2月,前苏联启动第三代空间站“和平号计划”。而1981年4月美国首架航天飞机的成功发射无疑加大了发射和平号的政治压力,加之原用于“和平号计划”的大量资金转移到“暴风雪计划”(前苏联航天飞机计划),和平号前期建设工作十分仓促。1984年初,苏联党代会要求和平号在1986年初期发射。1986年2月19日,和平号核心舱发射升空。图为和平号空间站核心舱。
1986年3月13日,联盟号了执行航天史上唯一一次往返两个空间站的任务。两名宇航员于3月15日登上和平号空间站,卸下物资后他们控制和平号追赶礼炮7号。5月6日,两名宇航员登上礼炮7号,并携带400公斤的科学仪器返回和平号。图为1986年3月13日,俄罗斯宇航员Leonid Kizim(左)和?Vladimir Solovyev(右)在联盟号飞船上。
上世纪80年代中期,美国开始扭转此前的被动局面。在太空实验室计划(skylab)坠毁后,1984年1月,时任美国总统里根宣布,美国将在10年内投资80亿美元,建成规模庞大的永久载人空间站,并邀请盟国参加,拟压倒当时前苏联即将发射的和平号空间站。图为1986年4月28日,美国科罗拉多州,工作人员正在监视和平号的运行轨迹。
作为苏联第三代空间站,和平号空间站的核心舱以礼炮7号为技术基础,并拥有8台计算机进行轨道和姿态控制,与之不同的是,和平号核心舱设置6个对接舱口,这使得和平号具备了礼炮没有的拓展舱室能力,并为在站的宇航员提供350立方米的活动空间。另外,和平号轨道较礼炮系列更高,大大节省了维持运行所需推进剂。图为1987年3月12日,和平号的第一个组件量子1号在俄罗斯加加林训练中心等待发射。
和平号核心舱为宇航员提供基本的服务和居住功能、生命保障、电力和科学研究能力。1987年对接的量子1号载有望远镜和姿态控制及生命保障设备。图为1987年对接量子1号之后的和平号。
到1990年,解体前的苏联为和平号核心舱增加了3个舱室:即1987年升空的量子1号(载有望远镜和姿态控制及生命保障设备)、1989年升空的量子2号(载有用于舱外活动的气闸舱、2个太阳电池翼、科学和生命保障设备等)、1990年升空的晶体号(载有2个太阳电池翼、科学技术设备和一个特别的对接装置,这个对接装置是为后来的暴风雪号航天飞机准备,后来用于与美国航天飞机对接)。图为1990年拍摄的和平号。
早在和平号发射之前,苏联于1976年上马“暴风雪计划”,作为对美国航天飞机计划的回应。到1988年暴风雪号首飞,该计划共耗资超过200亿卢布,随之而来的政治动荡使该计划停止。1991年12月25日,莫斯科红场降下苏联国旗,停留在拜科努尔发射基地的暴风雪航天飞机和尚未完工的和平号一起,彻底沦为太空竞赛和政治变局的遗物。图为1988年11月,前苏联暴风雪号航天飞机在拜科努尔发射基地。
1993年,时任美国副总统戈尔和时任俄罗斯总理切尔诺梅尔金宣布“和平号航天飞机计划”,美国正式参与到和平号空间站计划中。按照协定,美国航天飞机将运送物资以及宇航员到和平号,美国宇航员将在和平号与俄罗斯宇航员共处,分享太空飞行经验。
美国人的注资最显著的成效是两个新舱室的对接:1995年的光谱号和1996年的自然号,后者搭载了载有对地观测和微重力研究设备,专门用作美国人的太空实验。图为1995年2月,俄罗斯宇航员Valery Polyakov观看美国发现者号航天飞机在与和平号空间站交会。这是美国航天飞机第一次与和平号接近,最近距离为11米,这是两国航天器在冷战结束后的首次靠近,也是和平号全面国际合作的开端。
1995年6月29日,分别代表美俄航天技术最高峰的美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站成功实施首次对接。
1995年6月29日,美国宇航员Robert L. Gibson在进入和平号空间站时与俄罗斯宇航员Vladimir N. Dezhurov握手。时隔二十年(1975年7月15日,阿波罗-联盟号计划中美国和前苏联宇航员的首次太空相聚),两国宇航员再次在太空相聚。不同的是,此次合作双方在意识形态上不再对立,和平号开始空间国际合作的共同平台。
1995年6月30日,俄罗斯宇航员Vladimir N. Dezhurov手持一枚纪念章在亚特兰蒂斯号的太空实验室里。这枚纪念章的两部分,分别由亚特兰蒂斯号航天飞机和联盟号宇宙飞船带上和平号,以纪念美国宇宙飞船在20年首次与和平号对接。
为方便美国航天飞机与和平号空间站的对接,1995年11月,联盟TM-22号为和平号安装了对接舱。从1995年到1998年,和平号空间站共计与美国航天飞机对接9次,使用对接舱8次,期间美国航天飞机承担了运送宇航员及货物的角色,允许美国及其他西方国家的宇航员访问或长期停留在空间站。图为1995年11月,对接舱在发射之前做准备。
1996年9月24日,从正准备返回地面的“阿特兰蒂斯”号航天飞机拍摄已完工的“和平”号空间站。当年4月26日,超过10年的建设终于完成,全部组装完毕的和平号空间站全长87米,重达175吨。
美国女宇航员Shannon W. Lucid(左一),在和平号停留时间超过140天,成为当时在太空生活时间最长的女性。Lucid在后来的回忆中写到,在和平号与俄罗斯宇航员谈起童年的生活时发现,互相都在对方国家的恐惧下度过。“而现在,一名美国人和两名俄罗斯人不仅和谐地生活、工作在一起,而且度过了人生最美好的一段时光。”图为1996年3月31日,美国俄罗斯两国宇航员在和平号核心舱就餐。
和平号空间站服役期间,完成23个国际科研计划,包括1.65万次科学实验。研究出超过600项日后可供工业应用的新技术。图为1996年9月23日,Shannon W. Lucid在离开和平号空间站之前最后一次观看她的小花园。这个花园是Lucid空间实验的一部分。
15年时间里,和平号绕地飞行8万多圈,行程超过35亿公里,先后接待了俄、美、英、德、法、日等12个国家135名宇航员。宇航员在空间站进行了78次太空行走,共计359个小时12分钟。图为1998年6月美国宇航员与俄罗斯宇航员在和平号。
到上世纪90年代末,由于巨大的资金缺口,俄罗斯政府甚至无法准时派遣飞船为和平号补给能源。和平号曾多次已下降到地球大气层的上方,俄政府总是在最后关头筹集到资金,将其送回轨道。图为1996年3月,和平号经过新西兰南岛附近的库克海峡上方。
到2001年坠毁南太平洋,和平号共服役15年,而其原本设计寿命是5年。15年的太阳辐射、严寒、酷热环境考验着和平号的硬件设备,一位美国工程师惊叹道:“和平号最令人惊奇的就是它竟然还在岗位上。”
1997年2月23日,宇航员在量子1号舱内用高氯酸锂制氧时,设备突然破裂引起火灾,明火燃烧了90秒,导致航天员们都带上了防毒面具,浓烟持续了5到7分钟。1997年6月25日,进步M34号货船在例行对接时与和平号光谱舱发生碰撞,造成300平方毫米的孔洞,大量空气泄露。幸好宇航员及时准确定位封堵,避免了进一步事故的发生,但是从此关闭了通往光谱号的通道。左下图为火灾之后的量子1号。左上图为碰撞事故之后的光谱号太阳能电池阵,碰撞后宇航员不得不切断光谱号的电源,并丧失了50%的电能供应。右图为碰撞事故之后的光谱号。
由于和平号事故频发,1998年,美国出于对宇航员安全的考虑,决定退出“和平号航天飞机计划”。3年的合作期间美俄同时承担和平号的维持运营和国际空间站的初期建设,美国的退出使俄罗斯难以独自支撑巨额花费。图为1998年7月12日,和平号上最后一位美国宇航员Andrew S.W. Thomas(后排左一)在离开前夕查看每日日程表。
1998年,切尔诺梅尔金政府顶着唾骂,做出了销毁和平号的第一次决定。俄罗斯民众认为美国人拿到了和平号空间站的关键技术之后就适时退出,并且以“国际空间站”建设为由逼迫俄罗斯坠毁和平号。图为1999年8月28日,俄罗斯宇航员Sergei Avdeyev,Viktor Afanasiev和法国宇航员Jean Pierre Haignere从和平号空间站返回地面后休息,他们曾被认为是和平号最后的访客。
1998年8月,和平号第27组离开和平号,在长达一年半的时间里,和平号无人操作在太空运行。2000年4月,由私人赞助的和平号第28任务组飞往和平号,评估和平号继续使用的可能,技术专家对和平号进行为期74天的修复和评估得出结论,当初设计寿命为5年的和平号状态依然出色,仍可运行2至3年。
仅在几个月之后,2000年12月30日,时任俄罗斯总统普京即宣布了次年坠毁和平号的消息,和平号15年辉煌起落的经历将画上句点。按照计划,2001年3月23日,和平号空间站将脱离运转轨道进入大气层,坠入南太平洋。图为2001年3月23日,俄罗斯科罗廖夫的空间任务控制中心,首次登上和平号的两名宇航员出现在大屏幕上。
根据当时的民调,仅有23%的俄罗斯民众支持坠毁和平号,和平号做为前苏联国力强盛的标志停留在俄罗斯民众心中。曾有俄罗斯富豪出价1亿美元,购买和平号的地面训练模型,俄罗斯当局给出坚决否定的答复:这个承载着俄罗斯人的骄傲和荣誉的模型将永远地放在加加林训练中心的陈列室,供来自世界各地的人们参观和瞻仰。图为和平号坠毁当天,俄罗斯科罗廖夫的空间任务控制中心的大屏幕上,显示着和平号最后回传的数据和图片。
在和平号坠毁前一周,美国一家名为Taco Bell的食品公司声称,只要落到南太平洋里的碎片,能击中任何一个他们在澳大利亚海岸线附近布置的目标(如图),他们将给免费送2.31亿的美国人每人一个玉米卷。美国民众在观看和平号坠毁电视直播时,甚至高喊“Taco Bell”。最终,没有任何和平号碎片击中目标。
2001年3月23日,经过大气层中16分钟的燃烧,和平号坠毁在南太平洋岛国斐济附近海域。当天,曾在和平号上生活超过747天的俄罗斯宇航员谢尔盖.阿弗迪耶夫赶到南太平洋现场看和平号最后一眼。他说,“在上面生活工作过的每个人,多少都会把她看做是自己的家”。
