比游戲還刺激的空間站歷史

神舟十二號的成功發(fā)射又一次把“空間站”這個概念重新推向公共視野。也許讀者們都已經(jīng)對“空間站”這個概念并不陌生，在無數(shù)的影視作品中多多少少都有所了解，那么何不來一次更詳細的了解呢，快來跟著我來梳理一下“空間站”的發(fā)展歷程!

1869年Edward Everett Hale在他的小說《The Brick Moon》中首次提到了一個用磚建成的漂浮在地球軌道上的“月球”。但Hale提到的僅僅是一個“在軌的板磚”而已，雖然可供人類居住，但與我們今日見到的甚至最早提出的空間站概念都大相徑庭?，F(xiàn)代空間站的雛形最早在1895年出版的《Dreams of the Earth and Sky（地球與天空之夢）》中提到——這是一個可以居住20名人類的空間站和火箭復(fù)合物。

作者認為可以通過空間站的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力用以模擬重力，甚至可以通過攜帶溫室來達到“自給自足”的目的。此后馮·布勞恩的導(dǎo)師Hermann Oberthg著作《太空旅行之路》中對空間站的建設(shè)以及太空旅行做了論證。值得一提的是Oberthg本人曾提到“the Sun Gun”這一概念——通過發(fā)射一個直徑超過八千公里的反射鏡將太陽光聚焦在某一個城市上使其燃燒，這一異想天開的想法最終成為了007系列電影《Die Another Day》中的Icarus，當(dāng)然這是題外話。

007系列電影《Die Another Day》中出現(xiàn)的Icarus

1929年奧地利人Herman Poto?nik出版了《The problem of space travel（太空旅行問題）》，這本書從各個角度對空間站的可行性做了基礎(chǔ)的論證：從空間站的發(fā)射到星際旅行，乃至太空殖民。此后的土星五號之父馮·布勞恩在《Collier's Weekly》上發(fā)表了一篇關(guān)于環(huán)狀空間站的設(shè)計概念，也許是受到了Poto?nik的啟發(fā)，這樣的空間站設(shè)計讓周圍繞其中心旋轉(zhuǎn)，用離心力在太空中模擬重力。1955年12月，馮·布勞恩在迪士尼的電視節(jié)目《人與月球》中又一次提出了利用旋輪空間站作為一個登月的中繼站，讓人類邁出那個“一大步”。

Herman Poto?nik提出的空間站構(gòu)想

1957年8月21日蘇聯(lián)發(fā)射了歷史上的第一枚洲際導(dǎo)彈，10月4日又成功發(fā)射了人類的第一顆人造衛(wèi)星（Sputnik1），1961年4月12日，尤里加加林代表人類進入太空。為了在太空競賽中快速追平與蘇聯(lián)之間的差距，1962年9月12日美國時任總統(tǒng)的約翰·肯尼迪在賴斯大學(xué)發(fā)表演講《We Choose to Go to the Moon》揭開了登月競賽的帷幕。

Sputnik-1

時間來到1964年10月12日，切洛梅設(shè)計局（OKB-52）設(shè)計局的Vladimir Chelomei（弗拉基米爾·切洛梅）提出了Almaz（阿爾瑪茲）作為對美國MOL（載人軌道實驗室）項目的回應(yīng)，此時人類第一個真正實施的空間站計劃誕生。1969年7月20日，人類的腳印留在了月球上，蘇聯(lián)在這場登月競賽中落敗，為此蘇聯(lián)籌劃建造并發(fā)射人類史上的第一座空間站。

為了方便后續(xù)的閱讀，這里簡要介紹一下Salyut。Salyut以Almaz為參照，分為OPS（Orbital Piloted Station）軌道試驗站和DOS（Durable Orbital Station）。Almaz（OPS）認軍方為甲方爸爸，而后者（DOS）則為民用, 為降低軍事色彩后將二者統(tǒng)一歸入Salyut計劃。因為都由質(zhì)子號攜帶發(fā)射，受到整流罩大小以及運載能力限制，因而空間站在早期就深得“科技以換皮為本”的真?zhèn)?。雖然各空間站的數(shù)據(jù)相差并不大，但依然存在細微區(qū)別，例如攜帶的實驗設(shè)備、外形設(shè)計等。

Salyut一代空間站大致一覽

蘇聯(lián)空間站的發(fā)展史

1971年4月原定于12號發(fā)射的禮炮一號Salyut1因測試發(fā)生問題，發(fā)射日期被推至19號。4月19號莫斯科時間4：40，一枚三級UR-500K火箭發(fā)射升空，40秒后便消失在厚厚的晨霧中，隨后人類的首個空間站Salyut1（DOS-1禮炮一號）成功入軌。

禮炮一號攜帶了總質(zhì)量1.5噸的科學(xué)儀器，包括OST-1太陽觀測望遠鏡，RT-4X射線探測儀，ITSK紅外光譜儀以及一個擁有60X放大倍率的OD-4望遠鏡。

1971年4月23日，聯(lián)盟十號成功發(fā)射（Soyuz 10），原定于4月24 日的對接計劃，因?qū)优摽诔霈F(xiàn)故障只得作罷。1971年6月27日，聯(lián)盟11號的宇航員成功與DOS-1對接，并且在太空中生活了23天，完成預(yù)定的任務(wù)后開始返回地面。遺憾的是途中返回艙發(fā)生的減壓事故讓這三位宇航員再也無法見到勝利的鮮花了。這三位宇航員分別是航天指令長Georgy Dobrovolsky，試驗工程師Vladislav Volkov和飛行工程師Viktor Patsayev。

禮炮一號的結(jié)構(gòu)

1973年4月3日，禮炮二號Salyut2（OPS-1）發(fā)射升空，雖然順利進入軌道，但是意外還是出現(xiàn)了。僅僅入軌三天后，攜帶OPS-1的質(zhì)子號三級火箭因為燃料箱壓力發(fā)生變化，在軌道發(fā)生了爆炸，產(chǎn)生的碎片于十天后擊中了 OPS-1的艙體和光伏面板，導(dǎo)致艙內(nèi)壓力驟減，失去了電力供應(yīng)，最終于1973年5月28日落入太平洋。

Salyut-2

讓我們將目光轉(zhuǎn)向地球的另一邊。1973年5月14，土星五號完成了它生涯中最后一次任務(wù)——將重達80噸的Skylab1主體一次性送入軌道。這次發(fā)射是土星五號為數(shù)不多的失敗之一，待會我們會聊到這個問題。

土星五號火箭發(fā)射

首先這個空間站非常“大”！Skylab由軌道艙、過渡艙、多用途對接艙、太陽望遠鏡以及阿波羅飛船五部分構(gòu)成，全長36米，最大直徑6.7米，重達77噸。

如果你對Skylab這個空間站的直徑大小這個概念非常抽象，這張圖也許可以方便你理解

自從1967年土星五號首飛即阿波羅11號登月，直到17號結(jié)束，后續(xù)的阿波羅18、19、20號被相繼取消，因而空出三枚火箭可以使用。馮布勞恩一開始提出SSESM（Spent Stage Experiment Support Module——將土星五號第三級火箭改為空間站主體與阿波羅的指令艙CSM連接的空間站）落敗MOL（載人軌道實驗室），但直到1969年MOL被取消為止只進行過一次無人發(fā)射，因此SSEME又被重新采納并被改為 "Skylab"。

天空實驗室的主要結(jié)構(gòu)示意圖

然而Skylab的發(fā)射并沒有想象的那么順利。土星五號在點火命令發(fā)出后的63秒“Skylab1”的微流星隔熱罩意外開啟，連同一側(cè)的光伏面板一并帶走，另一側(cè)的光伏也發(fā)生了故障導(dǎo)致無法正常展開，直到天空實驗室入軌的時候，由于缺少了關(guān)鍵的微流星隔熱罩，導(dǎo)致空間站核心直接暴露在太陽的暴曬下，艙內(nèi)溫度急劇升高。

不過幸運的是，ATM（此ATM Apollo Telescope Mount非彼ATM）周圍的四個小太陽翼可以正常展開為空間站供電，盡管對于此時來說算是杯水車薪，但好在空間站的冷卻系統(tǒng)也可以正常使用，最終空間站的溫度維持在了54攝氏度左右。1973年5月25日，第一批宇航員入住，先是給空間站加裝了遮陽傘，并且展開了另外一個光伏板，才勉強使這個美國歷史的第一個空間站可以正常使用。

這個大家都應(yīng)該非常熟悉了，看過我上上一篇文章的讀者，再結(jié)合它的名字就應(yīng)該知道它是做什么的。這個叫Apollo Telescope Mount，用于觀測X射線，紫外線以及可見光范圍內(nèi)的太陽，觀測的范圍可以從2到7000埃。

Skylab從出生到退役都充滿了波折。故事還要從1978年1月蘇聯(lián)的Kosmos954退役說起，使其產(chǎn)生爭議的是這是一艘攜帶了50Kg U-235的衛(wèi)星。按照毛子的一貫風(fēng)格那肯定是直接受控再入大氣，但再入后產(chǎn)生的碎片并！未！完！全！燃！燒！，最后導(dǎo)致一部分的鈾燃料散落在加拿大北部等地。這次事件間接將Skylab的退役推向了群眾的目光。

但此前NASA并沒有讓Skylab提前退役的想法，甚至制定了TRS9（Teleoperator Retrieval System）用于重啟Skylab，然而，航天飛機首飛已經(jīng)是1981年4月的事情了。因此1979年7月12日Skylab按照計劃墜落于南印度洋，80多噸的大胖子并沒有如期在大氣中徹底燒蝕，依然有少部分的碎片落地，以至于澳大利亞的埃斯佩蘭斯給NASA開了一張400美元的罰單（亂扔垃圾）。如今你依然可以在U.S.Space&Rocket Center看見當(dāng)年Skylab的部分碎片。

原計劃用航天飛機攜帶TRS用于推遲Skylab1的退役時間（因為Skylab1的軌道在不斷衰減）

1973年5月11日，Kosmos557入軌失敗。這個557原本隸屬于Salyut計劃，原名DOS-3，但因飛控系統(tǒng)在超出地面控制范圍時出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致其燃料被過早消耗無法控制其軌道高度，再加上航天器已經(jīng)在軌其他國家的雷達早已登記在冊，所以官方只能謊稱并非Salyut任務(wù)，于是便起了個名字Kosmos557敷衍了事，后媽生的Kosmos557只能于11天后墜入大氣層，結(jié)束了它的一生。

時間來到1974年6月25日，OPS-2成功發(fā)射。你們絕對猜不到它帶了啥！你以為是那些看起來高大上卻又讓人不明覺厲的科學(xué)儀器嗎？不不不，OPS-2攜帶了一門23mm的機槍用于自衛(wèi)。除此之外還攜帶了非常多的相機，包括一臺焦距6375mm、分辨率3m的Agat-1，以及地形相機、紅外相機在內(nèi)的總共14臺相機。

1974年8月26日聯(lián)盟15號發(fā)射準備與OPS-2對接未果，次年1月24日空間站“返回”大氣。值得一提的是OPS-2的軌道和姿態(tài)都相當(dāng)穩(wěn)定，為此進行了多次姿態(tài)調(diào)整，很難不讓人懷疑這次的主要任務(wù)就是偵查。

DOS-4于1974年12月26號成功發(fā)射，與DOS-1不同的是對光伏面板進行了刪減，但是增加了總面積，并且對空間站內(nèi)部進行了調(diào)整，攜帶了兩噸的科研儀器。1977年2月3日壽終正寢，墜入大氣。

禮炮五號（OPS-3）于1976年6月22日發(fā)射，這是Almaz最后發(fā)射的空間站（以為以后都改發(fā)射偵查衛(wèi)星了）。相較于前者OPS-2，這次任務(wù)的軍事色彩并沒有那么濃厚。10月14日聯(lián)盟23號準備對接，然而老大哥的對接系統(tǒng)又雙叒叕出了故障，正當(dāng)宇航員準備手動對接的時候，此時已經(jīng)消耗了太多的推進劑不得已只能返回。成員們最終只能在半夜落入田吉茲湖，此時正值暴風(fēng)雪天氣，氣溫只有-20℃。更慘的是著陸倉不僅在水里翻了個底朝天，就連當(dāng)時的救援隊伍也被湖邊的沼澤困住，最后不得已派出直升機拖拽著返回艙勉強抵達岸邊，這時可憐的航天員已經(jīng)挨六個多小時的凍。

OPS-3最終于次年8月8日離軌墜入大氣。OPS-3完成了諸多科研任務(wù)：包括對太陽的觀測以及研究微重力中晶體的生長。Almaz的誕生目的并不光彩，與此后的間諜衛(wèi)星相比也毫無“性價比”，因此取消了Almaz系列的載人計劃，但是一直到蘇聯(lián)解體后次年的10月17日才正式被取消。盡管如此，Almaz計劃帶來了豐富的太空經(jīng)驗和技術(shù)，此后也一直服務(wù)和平號空間站和國際空間站，甚至其TKS的貨運倉FGB也被改為了國際空間站的核心艙Zarya——曙光號。

Zarya 曙光號

至此，第一代空間站的發(fā)展已經(jīng)全部畫上句號，往后便開啟了第二代空間站的發(fā)展歷史。（二代相較于一代，增加了一個對接口，大大增加了其拓展能力，因為最初的空間站都是一體發(fā)射。我個人認為以后聯(lián)盟號再出現(xiàn)對接失誤的情況，就可以換另一個對接口。）

2018年1月，一部名為《太空救援》的電影在國內(nèi)上映，該電影改編自作為禮炮六號（DOS-5）的備份，以及禮炮計劃最后一個空間站禮炮七號（DOS-6）所發(fā)生的故事。它于1982年4月19日發(fā)射，此時蘇聯(lián)距離解體僅不到十年。1985年2月11日，空間站與地面突然失去聯(lián)系（別問了重啟了好多次都沒用的），隨后發(fā)射的（指四個月后）的聯(lián)盟T13號發(fā)現(xiàn)空間站在無人值守期間仿佛《觸電》里唱的一樣迷上了“愛的魔力轉(zhuǎn)圈圈”——指莫名旋轉(zhuǎn)起來，并且兩側(cè)的光伏面板并不平行，說明此時空間站可能已經(jīng)失去了電力供應(yīng)（嚴肅臉）。

雖然賈尼別科夫同志非常勇敢地與空間站成功對接，但這個“爛攤子”依然有不少問題有待解決。1985年9月OPS-6與TKS對接后將其軌道抬升至，然而1990年初太陽的高強度活動增加空間站的大氣阻力并加速了其軌道衰減，最終于1991年2月7號進行了一次不受控的再入。禮炮七號總共在軌時間3214天，接待10批26人次的航天員，并創(chuàng)下了單個宇航員最長236天的太空生活記錄。

DOS-7的成功代表了Salyut計劃的結(jié)束，也宣布了空間站此后由一體化向模塊化的過渡。就在DOS-6還在天上正常工作的時候，1986年“Mir”也悄然出生——Mir又名和平，自此空間站開啟了模塊化的時代。

最后一位蘇聯(lián)太空人：謝爾蓋·克利卡列夫（右）

1991年7月27日，蘇聯(lián)國旗在和平號上升起，然而五個月后的12月25日，蘇聯(lián)宣布解體，此時最后一位蘇聯(lián)人——謝爾蓋.克利卡列夫還在和平號空間站中等待回到祖國的那一刻。

全家福

美編：陳添鑫

校對：覃華清、江淑敏

作者及來源：葉一聞 中科院地質(zhì)地球所