□ 邸乃庸

圖解世界載人航天發(fā)展史（十五）

□ 邸乃庸

天地往返載人航天器“聯(lián)盟”號(hào)飛船

蘇聯(lián)/俄羅斯研制的“聯(lián)盟”號(hào)飛船是蘇聯(lián)第三代載人航天器，是世界上使用時(shí)間最長(zhǎng)、最可靠的載人航天器，作為載人天地往返航天器已經(jīng)使用了半個(gè)世紀(jì)，曾經(jīng)服務(wù)于“禮炮”1號(hào)至“禮炮”7號(hào)空間站、“和平”號(hào)空間站和國(guó)際空間站。自1967年“聯(lián)盟”1號(hào)飛船（左圖）使用以來(lái)，經(jīng)歷了多次改進(jìn)，形成了“聯(lián)盟”號(hào)飛船（1971―1981年）、“聯(lián)盟”T號(hào)飛船（1979―1986年）、“聯(lián)盟”TM號(hào)飛船（1986―2002年）和“聯(lián)盟”TMA號(hào)飛船（2002年至今）等多個(gè)系列?，F(xiàn)在國(guó)際空間站使用的唯一天地往返載人航天器是“聯(lián)盟”TMA號(hào)飛船（右圖）。

“聯(lián)盟”號(hào)飛船長(zhǎng)7.5米，最大直徑2.72米，起飛質(zhì)量7.07噸，由前面的生活艙、中間的返回艙和后面的儀器設(shè)備艙3個(gè)艙段構(gòu)成（左圖）。生活艙為航天員提供飲食、衛(wèi)生等條件，并裝載貨物，儀器設(shè)備艙提供生命保障、電源和飛船機(jī)動(dòng)與姿態(tài)控制的推進(jìn)力。右圖為3名航天員在返回艙內(nèi)準(zhǔn)備起飛。

“聯(lián)盟”號(hào)飛船在太空與其他航天器對(duì)接時(shí)均使用桿錐式對(duì)接機(jī)構(gòu)，“聯(lián)盟”號(hào)飛船設(shè)置的是對(duì)接機(jī)構(gòu)中的桿組件，空間站上設(shè)置的是對(duì)接機(jī)構(gòu)中的錐組件。準(zhǔn)備實(shí)施對(duì)接時(shí)，位于“聯(lián)盟”號(hào)飛船前端的桿組件中的桿伸出（左圖），逐漸靠攏空間站，兩個(gè)航天器軸線對(duì)正后，桿插入錐組件內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)接（右圖）。

在“和平”號(hào)空間站運(yùn)行的15年期間，“聯(lián)盟”號(hào)飛船共31次往返為其渡運(yùn)航天員。自1998年國(guó)際空間站開始組建以來(lái)，“聯(lián)盟”號(hào)飛船一直為其服務(wù)。左圖為“聯(lián)盟”號(hào)飛船正在靠近“和平”號(hào)空間站；右圖為航天員乘坐“聯(lián)盟”號(hào)飛船到達(dá)國(guó)際空間站，手持索契冬奧會(huì)火炬進(jìn)入空間站。

發(fā)射“聯(lián)盟”號(hào)飛船的運(yùn)載火箭是“聯(lián)盟”號(hào)運(yùn)載火箭，目前使用的是“聯(lián)盟”FG號(hào)運(yùn)載火箭，該火箭為兩級(jí)半構(gòu)型，推進(jìn)劑為液氧和煤油，總長(zhǎng)49.52米，起飛質(zhì)量310噸，最前端設(shè)置有逃逸塔。左圖為正在將逃逸塔-飛船-運(yùn)載火箭組合體運(yùn)往發(fā)射工位；右圖為“聯(lián)盟”號(hào)運(yùn)載火箭托舉著“聯(lián)盟”號(hào)飛船起飛。

“聯(lián)盟”號(hào)飛船返回地面時(shí)，先制動(dòng)減速使飛船進(jìn)入返回軌道，然后，3個(gè)艙段分別分離。返回艙在距地面10千米高度時(shí)開啟降落傘，拋掉前端的防熱底，露出緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)。距地面1.5米時(shí)，緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，減緩落地沖擊。左圖為返回艙落地前緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作；右圖為救援人員協(xié)助航天員出艙。

天地往返載人航天器“神舟”號(hào)飛船

“神舟”號(hào)飛船是我國(guó)空間站的天地往返載人航天器，研制試驗(yàn)階段具有兩種基本構(gòu)型：一種是飛船自身試驗(yàn)構(gòu)型，飛行任務(wù)完成后，軌道艙能夠單獨(dú)留在軌道運(yùn)行，軌道艙有獨(dú)立的推進(jìn)系統(tǒng)，飛船具有兩副太陽(yáng)電池陣（左圖）；另一種是飛行任務(wù)構(gòu)型，軌道艙不留軌，只有一副太陽(yáng)電池陣（右圖）。

“神舟”號(hào)飛船另一種獨(dú)特構(gòu)型是進(jìn)行艙外活動(dòng)試驗(yàn)構(gòu)型，需要將軌道艙改進(jìn)成為氣閘艙，使其具有減壓和覆壓功能，航天員進(jìn)行艙外活動(dòng)時(shí)不影響返回艙的艙內(nèi)環(huán)境。左圖為航天員進(jìn)行艙外活動(dòng)；右圖為改進(jìn)的軌道艙，上方是用于覆壓的高壓氣瓶，正對(duì)畫面的圓洞是航天員進(jìn)行艙外活動(dòng)時(shí)進(jìn)入太空的艙門。

“神舟”號(hào)飛船進(jìn)行了太空交會(huì)對(duì)接飛行試驗(yàn)，與天宮空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了成功對(duì)接，使用的對(duì)接機(jī)構(gòu)是異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)（導(dǎo)向器內(nèi)翻）。該對(duì)接機(jī)構(gòu)置于航天器前端的周邊，對(duì)接后基本不對(duì)通道通行構(gòu)成影響。掌握太空交會(huì)對(duì)接技術(shù)，為建立我國(guó)空間站奠定了良好基礎(chǔ)。

“神舟”號(hào)飛船由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙組成。軌道艙長(zhǎng)2.8米，直徑2.25米，主要提供航天員生活條件（左圖），并作為對(duì)接艙段。返回艙是返回地面的唯一艙段（右圖），長(zhǎng)2.5米，最大直徑2.5米，設(shè)置有顯示和操作控制裝置。推進(jìn)艙長(zhǎng)2.94米，最大直徑2.8米，主要提供生命保障、電源和推進(jìn)動(dòng)力。

“神舟”號(hào)飛船由長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭發(fā)射，該火箭為兩級(jí)半構(gòu)型，芯級(jí)為兩級(jí)，并聯(lián)4枚助推器，再加上整流罩、逃逸塔，全長(zhǎng)58.34米，起飛質(zhì)量479.8噸，芯級(jí)直徑3.35米，助推器直徑2.25米，整流罩最大直徑3.8米，使用四氧化二氮和偏二甲肼推進(jìn)劑（左圖）。長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭發(fā)射神舟飛船時(shí)，前端設(shè)置有逃逸塔（右圖），在發(fā)射過(guò)程中，一旦出現(xiàn)危及航天員生命安全故障時(shí)，啟動(dòng)逃逸塔將航天員乘坐的返回艙迅速遠(yuǎn)離故障源，開啟返回艙內(nèi)降落傘安全降落。

返回艙以約每秒7.8千米的速度進(jìn)入大氣層，氣動(dòng)減速過(guò)載小于4g，至10千米高度時(shí)開傘，引導(dǎo)傘、減速傘順序拉出，使返回艙減速至每秒90米，而后開啟主傘，拋防熱底，落地前緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)工作，減緩著陸沖擊。左圖為返回艙著陸；右圖為救援直升機(jī)到達(dá)著陸地點(diǎn)（返回艙尚未落地）。