神舟:载人航天的故事-第11部分

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舱采用了钟形结构，由上、下两个圆球切块，中间一个圆锥面平滑过渡构成。再入时底部的大圆球切面冲前。由于底部受大气分子的冲击最厉害，温度最高，所以采用了可分离的烧蚀复合材料。
之所以抛弃了东方号与上升号的球形布局，主要是考虑到球形舱体在大气层中下落时，气流不会对其产生升力，返回舱一旦脱离原来的轨道，就沿着一定的轨道返回，着陆位置也就确定，没有调整的余地。如果返回舱脱离地球轨道开始返回的时机不当，着陆地点就会发生很大偏差，没有办法调整。而联盟飞船的钟形返回舱在穿过大气层时，不仅受到大气阻力的影响，而且会产生一定的升力。
返回舱下降到大约83　000千米的高度时，通过分布在返回舱外壁的6台小发动机调整飞船穿过大气层时的姿态，会使升力大小有所变化，从而在一定的范围内控制了返回舱的运动轨迹，调整着落点，可以控制着陆点偏差在30　000千米以内。返回舱下降到10　000千米左右的高度时减速伞舱盖弹出，拉出引导伞，再拉出减速伞。8　500千米左右时，拉出主降落伞。离地面还有1米时，返回舱底部的缓冲发动机启动，进一步减小落地速度。为了减小返回舱落地时对航天员的冲击，航天员的座椅下专门安装了减震装置，飞船着陆前，减震器升起，缓和了着陆时对航天员冲击力。
联盟系列
1963年12月苏联政府正式批准科罗廖夫开始联盟飞船的研制，从最初研制到现在已经有40年的历史了，由于采用了“模块化”的设计思想，设备舱中推进剂载量及轨道舱中的设备可以根据任务改变，因此联盟飞船具有很强的适应性，可以执行各种任务。既能自主长期飞行，为载人航天站接送航天员，在对接后又可作为空间站的一个舱体进行联合飞行。到目前为止，苏联/俄罗斯已经制造各种型号的联盟飞船超过230多艘，形成了一个庞大的家族，包括有几十种型号。其中的联盟，联盟T，联盟TM号飞船是最成功的飞船系列。
从1967年4月联盟1号飞船的上天到1981年5月的14年中，联盟号共进行了40次载人飞行，主要的目的是为苏联发展轨道空间站进行服务。实现这40次载人飞行的联盟号飞船具体包括了6种改型——7K…OK、7KT…OK、7K…T、7K…T/A9、ASTP和7K…MF6。
联盟T系列之前执行载人飞行任务的联盟飞船名称按顺序编号，不区分飞船类型。如联盟7K…OK的第一次载人飞行为联盟1号（Soyuz　1），7KT…T第一次载人飞行的飞船名称为联盟12号（Soyuz　12）。但联盟20号例外，为不载人飞行。
7K…OK是联盟飞船的最初型号，共发射了9次，主要目的是为建立轨道站复合体做技术准备。联盟1号的飞行是很糟糕的，进入太空后飞船左侧的太阳翼没有展开，造成电力不足，接着在整个飞行中又接二连三的出现其它故障，返回时又因减速伞未能打开，出现了机毁人亡的惨剧。1969年1月14日和15日联盟4号、5号分别发射，在轨道中实现联盟号的第一次对接，对接后两艘飞船工作间的总容积达到18立方米，建立了世界上第一个轨道空间站的雏形。1969年10月联盟6、7、8号的编队飞行进行了大量复杂的机动，并验证了在太空焊接材料的可行性。　。。
7KT…OK是7K…OK的改进型，除了减轻对接机构的重量，还在对接机构上实现了航天员可以直接进入另一飞船的通道。但不幸的是该型号飞船只进行了两次载人飞行。1971年6月29日，联盟11号在结束飞行返回时，座舱突然漏气，由于航天员没有穿航天服，造成3名航天员缺氧窒息而死。
此后，苏联的载人航天活动中断两年多，设计人员对联盟飞船进行了一系列的改进。直到1973年9月27日，联盟12号即7K…T型太空飞行成功，苏联才恢复载人航天活动。7K…T在安全性方面作了重大改进，拆除返回舱内3人座椅中的一个，并在取消的座椅位置上增加生命保障系统。另外，用化学电池代替原来的太阳能电池，防止再次出现联盟1号太阳翼不能展开的故障。改进后7K…T共进行了19次载人飞行，直到1981年联盟T系列投入正式使用才被代替。在7K…T的基础上，为了配合苏联军用空间站“钻石（Almaz）”计划的研究，还发展了7K…T/A9型飞船。
ASTP主要是为实现阿波罗…联盟对接而改进的，共飞行了两次。ASTP共制造3艘，第3艘后来经过改装，在对接机构的位置安装了德国的多光谱照相机MF6，环绕地球飞行8天，拍摄了大量地球照片，该艘飞船称为7K…MF6。
联盟T系列是联盟号的改进型。虽然飞船外形、容量和质量与联盟号大体相同，但技术上做了许多改进，主要的改进包括：恢复了两个太阳电池板；主推进系统重新设计，推进剂贮箱有了更大的载量，使用与礼炮…6空间站上的发动机同样的推进剂；飞船的姿态控制喷管重新配置；采用了更轻、更结实的舱体材料。这些改进使联盟T具有更长时间的飞行和更好的机动能力。此外，飞船的生命保障系统、飞行控制系统和返回着陆系统进行了更为可靠和更为自动化的设计，当飞船出现故障时，内部的计算机会对故障作出迅速的判断，并采取相应的应急措施。所有这些措施都保证了航天员的安全，而且经过长期的飞行试验及改进，设计人员又恢复了飞船的3人制的座舱。1979年12月26日联盟T首次进行不载人飞行试验。从1980年～1986年共完成了14次载人飞行。
联盟TM系列是为适应和平号空间站长期飞行而改进发展的第三代载人飞船。设计人员采用了称为“航向”的新对接机构，替代以前联盟号飞船的“针状”对接机构。这种装置允许飞船在任何姿态下与空间站进行对接，减少了空间站的机动动作，使可靠性大为提高。采用了强度更高、质量更轻材料制成的降落伞，使发射和着陆的有效载荷均有所增加，且在钟形座舱里占有更小的体积。除此以外联盟TM还做了一系列改进来保障飞船的安全性，这些改进使的联盟TM飞船在提高安全、可靠性的同时还提高了运载能力。
联盟号飞船的“针状”对接系统，要求空间站与载人飞船呈直线对接，这就需要对接时空间站做机动飞行，调整到一定姿态，与飞船呈直线对接。
1986年5月21日，联盟TM首次试飞时不载人。截止到2002年4月，联盟TM飞船总共进行33次载人飞行，创造了载人到空间站上长期生活的一系列新纪录。1994年1月8日乘第18艘联盟…TM升空的俄罗斯航天员波利亚科夫，在和平号上创造了连续逗留438天的世界纪录。
由于联盟飞船的可靠性，联盟TM…31～TM…34已经开始作为国际空间站的运输飞船及救生艇。2002年10月29日，俄罗斯发射了新型的改进飞船联盟TMA…1代替空间站上的TM…34。TMA采用了更人性化的设计，座舱内空间增大，可以运送个子更高、体重更大的航天员。联盟…TM能运送身高164～182厘米、体重56～85公斤的航天员，而联盟TMA可以运送身高150～190厘米、体重50～95公斤的航天员。设计人员还改进了座椅结构、降落伞、操纵模块和呼救信号装置等，允许坐在左右两侧的航天员体重相差45kg也能在降落时保持平衡，落地更加〃柔软〃。2003年4月26日，联盟TMA…2发射升空，两天后与空间站对接。
从1967年4月联盟1号首次飞行到今天，30多年的实践证明联盟飞船是一种经久耐用、性能良好的运输飞船，这棵“常青树”还将在整个人类的航天事业中继续发挥作用。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　轨道上的握手
　20世纪60年代末，苏美两国在政治方面的矛盾有所缓和，加上两国载人航天计划的不断发展，需要进行一些国际间的合作互相促进，双方在载人航天方面开始了初步接触。
由于美苏两国长期处于关系紧张的状态，因此一开始的接触并不顺利。1968年，佩恩接任NASA的局长后开始积极地促使美苏进行合作。阿波罗11号登月之前，佩恩曾特别邀请苏联科学院航天委员会负责人勃拉格恩拉沃夫作为学术访问来现场参观发射。虽然由于多方面原因，勃拉格恩拉沃夫没有达成这次美国之行，但阿波罗11号登月成功后，苏联政府和学术界向美国表示祝贺，这种友好的反映，让佩恩看到合作的希望。1970年勃拉格恩拉沃夫去美国进行了学术访问，期间广泛交淡了两国在载人航天领域合作的可能性，特别提到两国航天员相互救援的问题。当年底双方基本达成了用阿波罗和联盟号进行联合飞行的意向。经过2年多的讨论，1972年5月24日，美国总统尼克松和苏联总理柯西金在莫斯科正式签署了双方进行航天合作的协议。协议规定，在1975年要实现一次由美苏飞船共同参与的联合飞行。
接下来的3年多时间里，双方进行了紧张的协调、计划和修改工作。因为阿波罗和联盟飞船都发展得相当成熟，所以双方的工作主要解决如何实现两艘飞船在太空中的安全对接。联盟号飞船上安装了一种应答机，它可以自动回答来自阿波罗飞船的询问。考虑阿波罗飞船光学系统的要求，联盟飞船涂成了部分白色、部分绿色，并安装了在地球阴影区使用的白色闪光灯，以及最后对接使用的指示灯。这些改装使得阿波罗飞船在几百公里外就可以发现联盟飞船。由于两种飞船对接装置的结构以及飞船内的大气环境都不相同，所以设计人员设计了一个对接过渡舱，对接后经过压力调节，航天员便可以由此通过了。
1975年7月15日，联盟19号飞船和阿波罗18号飞船相继上天，对接舱放在土星火箭的裙段与阿波罗18号一同发射。大约两天后，两艘飞船经过一系列的变轨机动，在德国上空会合对接。经过45个小时的共同飞行，两艘飞船双双安全返回地球。
这次被誉为“轨道上的握手”的飞行，是载人航天史上的第一次国际合作，在技术上为航天员救援提供了新的手段，并为未来的太空计划，提供了早期样板。但更重要的是为改善美苏关系乃至东西方关系做出了重要贡献。其意义远远超出了航天技术发展的本身。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　什么是航天飞机？
　虽然载人飞船实现了人类进入太空的梦想，但无论是登上月球的阿波罗，还是经久耐用的联盟号，在将人类送入太空之后，返回地球的都只是载有航天员的座舱，整个飞船的其余部分不是留在了太空，就是在返回地球时被焚毁，而就是返回地球的部分也不可能再次进入太空。这也就意味着每次太空飞行，都需要研制一艘新的载人飞船，这无疑提高了太空飞行的成本。因此各国的技术人员自然而然的想到可不可以设计一种可重复使用的航天器，这种航天器可以像飞机一样，来往于地面和太空之间执行太空任务。于是出现了经常听说的航天飞机。
在各种媒体中我们可以看到航天飞机令人惊心的发射场面，而对于航天飞机的认识可能也就只有发射时冒起的滚滚浓烟。可航天飞机究竟是什么样的？是如何进行飞行的呢？本章就要回答这些问题。在回答这些问题之前，先要清除一个事实，即美国是目前惟一将航天飞机投入正式使用的国家，所以我们对航天飞机的技术解释是以美国航天飞机为基础的。
什么是航天飞机
通过报纸或电视我们经常可以看到航天飞机，在技术上这个词实际指的是一个航天交通系统（Space　Transportation　System，STS），它包括三个部分：轨道器（Orbiter）、外贮箱（External　Tank）和固体火箭助推器（Solid　Rocket　Boosters）。
轨道器是航天飞机系统中最主要的部分，也是惟一进入轨道飞行的部分。其形状与飞机非常相似，大小与一般的中型商业客机差不多。整个轨道器可以分为前、中、后三段。前段主要是航天员工作生活的机组座舱，中段是有效载荷舱，后段是航天飞机和轨道舱的动力系统。
机组座舱同载人飞船的返回舱、轨道舱一样，提供了航天员在整个飞行期间的生存环境和活动空间。座舱的空间比载人飞船的空间要大，但是一般情况下，座舱内要有7名航天员，如果有紧急情况，乘员还要增加到10名，这样空间似乎还是显得有些狭小。
机组座舱分为两层，顶层为飞行舱。里面装有上升、着陆及在轨期间驾驶轨道器所需的各种控制器。飞行舱的前部非常像客机的驾驶舱，透过窗口航天员可以看到外面的景象。飞行舱的后墙有两个观察窗，透过这两个窗口，航天员可以直接观察有效载荷舱，在太空中他们操纵后墙上的各种仪器来控制有效载荷舱内的系统。飞行舱后部的天花板上同样有两个观察窗，给航天员提供了更为广阔的视野。
在飞行舱的下面是航天员的生活间，被称为中舱。中舱实际上是航天员的生活间，所有的食品和生活用品都储存在这里。中舱内和飞行舱间有两个通行舱口可以使航天员在两舱之间自由通行。中舱一侧的机组通行舱门是航天员在地面上进出轨道舱的惟一通道。在中舱的后面有一气闸舱，是航天员在太空中进入太空，或进入未加压有效载荷舱的通道。
有效载荷舱占据了整个轨道器的大部分，舱内装的是由轨道器送入太空的卫星，或者是为航天员提供科学试验空间的小型实验室。它有两扇从中间对开的舱门。舱门分为内外两层，外层是防热层，内层是辐射冷却器。在轨道器上升和返回时舱门处于关闭状态，以保护放在载荷舱内的货物。而在轨期间舱门则一直开着，这样可以起到散热的作用。
轨道器后段的动力系统包括有3台主发动机，航天飞机发射时，这些发动机提供了轨道器进入轨道的部分推进力。主发动机的两侧各有1个轨道机动发动机，采用轨道器自身携带的甲基肼和四氧化二氮作为推进剂，用于主发动机关闭后的轨道器加速、变轨或交会，以及返回制动的推力。它可以持续工作15个小时，重复启动1000次。
为了进行轨道器的姿态控制和交会、入轨控制，轨道器的尾端两侧还装有24台反作用控制发动机，可重复启动50　000次，同样的发动机在飞行舱前面的机头还有14台。在机头