埃隆·馬克斯(Elon Musk)領導SpaceX實現私企火箭順利折返、海上火箭回收等壯舉,以及美國雄心勃勃的火星登陸計劃再次激起了人類遠征太空的熱情。
自1961年蘇聯航天員加加林進入太空以來,人類的太空史詩已走過58年。在這期間,太空梭曾發揮了重要作用。
太空梭是一種載人往返於近地軌道和地面間的有人駕駛、可重複使用的運載工具。它既能像運載火箭那樣垂直起飛,又能像飛機那樣在返回大氣層後在機場著陸。著名的太空梭有美國的哥倫比亞號、挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號。由於成本和安全問題,2011年7月,在完成最後一次航天飛機發射任務後,美國太空梭專案最終謝幕。
作為冷戰時期美國太空梭的老對手,蘇聯的暴風雪號(Буран)太空梭早已隨著冷戰的結束為人所遺忘。本文就是來回顧下蘇聯暴風雪號這人類航天史上的絕唱。
時間回到1988年12月15日是這一天,神祕的暴風雪號太空梭進行了第一次也是唯一一次的公開飛行表演。據蘇聯專家說,暴風雪號太空梭強大到可以重組和平號空間站。
揭開面紗暴風雪號是可重複使用性非常強的軌道飛行器,不僅夠將各種各樣的載重貨物送入太空,也能夠將這些貨物帶回到地球。一些專家甚至推測,由火箭驅動發射的暴風雪號很可能已經重組了和平號空間站。它的貨艙能夠輕鬆容納蘇聯太空實驗室的任何實驗艙,在緊急情況下,機組人員還可以進入太空艙內進行緊急疏散。
暴風雪號太空梭將不僅僅被用於運輸航空站工作人員以及回收退役衛星,它還將會被用來執行軍事任務。蘇聯政府正是為了對抗強大的美國太空梭,才為暴風雪號設計了如此強大的火箭驅動效能。
"暴風雪號計劃"始於1976年,此時距美國研製出太空梭已經過去整整五年時間。儘管從外觀上來看兩者差別不大,但是蘇聯工程師所提出的設計方案卻與美國同行形成了鮮明對比。
衝上雲霄"暴風雪號計劃"以及這個計劃當中所誕生的航空飛機都是基於世界一流的設計理念。每一個模型的設計都基於康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基(Константин Циолковский)在20世紀初所構想的多級火箭設計概念。
宇宙航行之父 康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基
美國太空梭的起飛動力來源於固體燃料火箭助推器,以及飛機本身的推進發動機,這些發動機再通過外部油箱來獲得推動燃料。蘇聯設計師則巧妙地將這兩個模組的功能組合為一,使暴風雪號具備了兩級推進系統,暴風雪號也因此獲得了更加強大的軌道飛行操控力,遠遠優越於繁重的單一推進系統。
其實,這兩種航天器都具有自身配備的軌道入軌系統和飛行操控引擎。
近地空間內再也不會佈滿廢棄的火箭助推器,這使得太空梭的發射變得更加生態環保。 分離出的裝置要麼在大氣中被燃燒成灰燼,要麼被送回地球進行整修,維護以及二次使用。航空飛機的第一級助推器是完全可以重複使用的。"暴風雪號計劃"正將採用類似的解決方案。
"暴風雪計劃"不僅僅是為暴風雪號太空梭所設計的。 如果需要,它能夠攜帶大於105噸的載重貨物繞軌飛行。
"暴風雪計劃"設計出的發動機總推力為1.7億馬力。 飛行器憑藉這種馬力足以進行登月甚至飛出地月系統。 但是,這種火箭註定只能飛行兩次。 第一次是在1987年5月15日進行首次測試時,第二次則是在1988年11月15日與暴風雪號合二為一時。
若不是因為在倒計時51秒時,其中一個系統出了問題,這場歷史性的飛行本該在17天前就已經完成。11月15日這天,狂風大作,霧霾四起, 運載火箭仍然如期將太空梭成功送進軌道。
重返地球對於設計師和工程師來說,軌道飛行在航空飛機的整個飛行過程中是最容易預測的一個階段。1988年發射的聯合號火箭,已經讓大家積累了足夠多的經驗,儘管它能夠在太空中停留長達30天,但它還是僅用了94分鐘就完成了軌道飛行。
這次著陸過程將會由電腦系統全權掌控,暴風雪號的駕駛艙內現在空無一人,人們不禁為此感到憂心忡忡。暴風雪號能否成功著陸完全取決於它的機載計算機系統和地面導航系統的可靠性和穩定性。
順便說一句,這是暴風雪號有別於美國太空梭的另一個重要特徵。美國所研發的太空梭完全不具備自動著陸功能。
"美國人操控太空梭的主要方式通過是手動操控。我們的著陸模式卻是自動的。雖然我們的飛行員全程只需要坐在座位上就可以了,但是如果遇到緊急情況,飛行員只需將手放到操控杆上,自動著陸系統就會立刻關閉。"亞歷山大·拉維金說,他是暴風雪計劃的宇航員。
暴風雪號的下降速度幾乎達到了聲速的30倍。在何處離開軌道將決定著它將會在何處落地,一旦重新進入軌道就不能再更改著陸點。開始降落之後,暴風雪號就會直直地向拜科努爾航天發射基地衝去。
覆蓋暴風雪號外部的特殊耐熱型鱗片材質可防止其在重新入軌中受到等離子體的影響。這種鱗片材質能夠承受高達1,260°C的高溫。暴風雪號外殼上覆蓋了約37500片耐熱鱗片。在航空飛機飛行過程中,僅僅消耗了六片,約一百片損壞。
1988年12月15日,觀眾們見證了暴風雪號最具戲劇性的一刻,飛機本該沿著既定跑道飛行降落,但是卻突然轉向,偏離跑道。機載計算機所下達的指令看起來極其詭異,在控制室值班的工作人員懷疑控制系統已然崩潰,甚至建議立刻炸掉飛船來避免危險。
暴風雪號的首席設計師格列布·格吉諾-格津斯基(Глеб Лозино-Лозинский)事後回憶道,有些人甚至開始為蘇聯官方通訊社起草新聞稿,稱飛行試驗最終以失敗告終。然而,與此同時,暴風雪號卻只是在跑道上繞了個平穩的圈並且在計劃時間內完美地降落在跑道上。
經事後查實,在著陸時暴風雪號的計算機系統收到了地面站發出的強烈側風的警告,於是立刻做出指令並選擇了一條更為安全的著陸路線。
米格-25戰鬥機
駕駛米格-25戰鬥機護送暴風雪號的試飛員,在飛行的最後階段,在駕駛艙拍到了暴風雪號這令人震驚的神奇操作,並將這段寶貴的影像分享給了羅斯科莫斯的電視演播室和蘇聯官方通訊社。
那裡的跑道其實非常完美,在建造過程中,我親眼看到了士兵們甚至用手掌為其打磨。有一天,格萊布·洛吉諾-格津斯基來到了現場檢驗跑道的品質,他將一杯盛滿了水的杯子放在汽車的引擎蓋上,然後開車沿著跑道轉了一圈。當他回到原點時,杯子裡甚至沒有一滴水灑出來。 ----亞歷山大·拉維金
落地過程比工程師們所預期的要平穩得多,減速傘本應該在飛機接觸跑道時就開啟,但是實際上卻延遲了九秒,此時飛機已經減速完成並平穩滑行。在那一刻,暴風雪號成為了有史以來第一架由計算機控制並全自動完成降落的軌道飛行器。
再見,暴風雪號暴風雪號本有可能替代昂貴的一次性運載工具。它的使用週期長達一百次,即太空到地面的往返旅行。 它的未來繼任者布里亞號和貝加爾湖號將具有同等的使用壽命。遺憾的是,在1992年,由於資金拮据,軌道太空梭專案被迫終止,這些太空梭們自此再也沒有了遨遊太空的機會。
暴風雪號也就此成為了過去。2002年,拜科努爾的一座飛機棚屋頂塌陷,暴風雪號也在那裡隨之倒下,覆滅在歷史的記憶中。布里亞號和貝加爾湖號也被永遠塵封在一些飛機棚中,充滿傳奇色彩的蘇聯太空計劃就此戛然而止,只剩下一些博物館裡展出的飛機模型,仍舊象徵著它往日的輝煌。
儘管三十年前人們認為每個月都會有太空梭從這裡發射, 但拜科努爾的發射裝置現在卻無人問津。
為研發蘇聯航天器所產生的大量專業知識仍舊應用在許多其他領域,從飛機制造業,機器製造業到農業,都得到了非常廣泛的應用。儘管航天飛行器計劃被人們所遺忘,但可重複使用的太空飛行系統的傳奇仍在繼續。
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