联盟号:从高危飞船到航天功臣

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联盟号:从高危飞船到航天功臣

2024-05-28 07:04| 来源: 网络整理| 查看: 265

不久前,联盟MS-13载人飞船和进步MS-12货运飞船先后升空,前往国际空间站执行任务,它们都是联盟家族的一份子,航天飞机退役后,联盟号就成了前往国际空间站的唯一途径,从60年代立项以来,完成了超过140次载人任务,有数十种改进型号,今天我们就一起来看看航天界的老将,联盟飞船大家族

联盟飞船“族谱”

首先值得一提的是,虽然现在联盟号的主要功能是近地轨道载人飞船,但在设计初期,联盟号却是作为一款登月飞船存在,苏联人计划用联盟号配合LK登月舱以及N1火箭(就是那个炸了四次的“大炮仗”),直接与阿波罗计划抗衡,因此,早期联盟号的一些“看似奇怪”的设计其实是为月球甚至火星而“保留”的

原计划用于登月的N1火箭联盟号早期设计

北方号(Sever)

又称联盟-5K型

这是OKB-1(第一设计局,也叫科罗廖夫设计局)最早提出的方案,于1959年开始研究,目的是为了取代功能相对有限的上升号(Vostok)。北方号的外形和主要结构(包括轨道舱、服务舱、返回舱三个部分)和后来的联盟号很相似,但整体尺寸要比联盟号大一半左右,可搭载三位航天员,并且拥有轨道调整、交会以及对接功能,这样以后就可以在近地轨道组装前往月球、火星甚至更远的地方的大型模块化飞船。北方号并未被真正制造出来,设计后来演变为联盟-A

北方号(Sever)

联盟-A-B-V(Soyuz A-B-V)

又称联盟7K-9K-11K

考虑到北方号返回舱的容量限制,原本北方号的大尺寸设计被抛弃,改为现在联盟号的尺寸。联盟A-B-V由联盟-A型飞船(又称联盟-7K型)、联盟-B型助推器(又称联盟-9K型)和联盟-V型燃料仓(又称联盟-11K型)组成,目的是进行绕月飞行。按照计划,任务开始后,需要先将联盟-B助推器发射至225千米的轨道,然后再根据任务需求,发射1-3个联盟-V燃料仓,为联盟-B“加油”,燃料补充完成后,再发射载人的联盟-A飞船,与联盟-B对接后,前往月球轨道

联盟-A、联盟-B和联盟-V

联盟A主要由轨道舱(BO)、返回舱(SA)、仪器舱(PO)、动力舱(NO)以及对接舱(AO)组成,配备有摄像机等仪器,可以在环绕月球飞行的时候进行科学研究。之所以采用“组装式”设计,是为了减少单次发射的载荷,这样就不用重新设计重型运载火箭,可以直接使用或改装现有的R-7系列火箭,这也是联盟系列飞船一直重视“对接”的原因。联盟-A-B-V并未被真正制造出来,设计后来演变为联盟-7K-OK、联盟-P、联盟-R等型号

联盟-A(又称联盟-7K)组装完成后的联盟-A-B-V复合体第一代联盟

联盟-7K-OK

OK为Orbitalny Korabl的缩写,意为“轨道器”

第一个成功载人进入轨道的联盟飞船,执行联盟1、3、4、5、6、7、8、9号载人任务,1967年首飞,主要的外观特点在于采用了弯曲的太阳能板以及需要特制雷达天线的“针”式对接系统

联盟-7K-OK

联盟-7K-OK的设计进度非常仓促,进展也不是很顺利,在1967年首飞之前,联盟-7K-OK就曾以宇宙-133号和宇宙-140号的代号进行了无人测试任务,而两次任务都不成功,其中,宇宙-133号的姿态控制系统失灵,导致它严重偏离预定轨道,并预计在中国境内坠毁,为了避免这种情况,苏联人启动了自毁程序,并使宇宙-133号爆炸,飞船残骸坠落前曾飞过日本西部地区,并被日本民众用照相机拍下,而坠落后的残骸从未被找到过。而宇宙-140号也没好到哪去,第一次发射时就出现了一系列的点火失误,导致火箭燃料舱爆炸,使一位工作人员丧命,也严重损坏了发射工位,两个月后,换上备用火箭的宇宙-140号再次尝试发射,但同样也严重偏离了轨道,最终坠入咸海中,并被潜水员打捞回收

在日本被拍摄到的宇宙-133号的轨迹

虽然测试遇到了这一系列的问题,但联盟1号任务还是于1967年4月23日强制执行,宇航员是曾执行过上升1号任务的科马洛夫(替补是加加林),任务过程中联盟1号也出现了一系列的问题,包括太阳能电池板没有展开、自动稳定系统失灵等,虽然科马罗夫通过手动操作奇迹般的控制了飞船再入,但最终还是因为降落伞故障而死于飞船坠毁,他是航天史上第一位因载人航天罹难的宇航员

科马洛夫与坠毁的联盟1号

联盟-7K-OKS

又称联盟-7KT-OK

联盟1号事故发生后,调整过的联盟飞船成功的执行了一系列载人任务,包括航天史上的首次载人对接(联盟4号和5号),但联盟-7K-OK型最大的问题在于,它有对接系统但没有对接舱门,这意味着航天员们需要穿上舱外宇航服出舱,然后爬到目标飞船中

联盟4号和联盟5号对接后出舱的航天员

这种对接方式明显不太适合长远发展,于是乎,联盟-7K-OKS应运而生,1971年,这个型号先后发射过两次,即联盟10号和11号,并尝试与礼炮1号空间站(人类第一个空间站)对接,这个型号的主要改进就是采用了SSVP对接系统,使航天员们可以直接进行舱内转移,而这套对接系统一直被用到了今天

联盟-7K-OKS

联盟-7K-L1

又称探测器号(Zond)

原计划为苏联的载人绕月飞船(注意不是载人登月),由联盟-7K-OK改造而来,可以搭载两名航天员,主要的改动包括拆除了轨道舱部分,并添加了大功率天线、导航传感器等部件,使其拥有前往月球的能力,采用切洛梅设计局(OKB-52)设计的UR500运载火箭(也就是现在的“毒王”质子号的前身)发射。但是,早期的质子火箭以及飞船本身都存在一定的问题,一开始的无人测试任务进行的也不顺利,导致整个计划严重滞后,并最终被取消

联盟-7K-L1

联盟-7K-LOK

LOK为Lunniy Orbitalny Korabl的缩写,意为“月球轨道器”,又称联盟-7K-L3

与联盟-7K-L1同步研制的飞船,原计划为苏联的载人登月飞船,登月方式与阿波罗飞船类似,都采用月球轨道交会(LOR)机制,联盟-7K-LOK将作为轨道舱留在月球轨道,航天员们出舱爬进LK登月舱(没错,这一款联盟也没有设计对接舱门)后,就可以进行登月了(详情可以参考视频“载人登月的那些事”)。最终,由于N1火箭的连续失败,苏联被迫暂停载人登月计划,而联盟-7K-LOK的后续任务也因此被取消了

阿波罗号与联盟-7K-LOK第二代联盟军用联盟系列

科罗廖夫为了争取到苏联军方的经费,提出了在联盟-7K型的基础上改装出两个军用型号:联盟-P型反卫星作战飞船和联盟-R型侦查飞船,这两个型号后来又衍生出联盟-PPK、联盟-VI、联盟-7K-TK等型号,这些统称为军用联盟

军用联盟各型号

联盟-P

P代表Perekhvatchik,意为“截击”

拥有改装版的对接口,航天员可以操纵飞船与敌方卫星对接,然后根据不同情况,摧毁、破坏卫星或将卫星带回地球做进一步研究。这个计划一开始获得了苏联空军和战略火箭军的支持,但不久后就被抛弃,一方面是因为OKB-1没有足够的人力投入到联盟-P的研究中,另一方面是联盟-P的理念本身就存在缺陷,苏联的军用卫星都配有自毁功能,为的就是防止被敌人俘获研究,因此,苏联军方认为,其他国家的军用卫星应该都有类似的系统,贸然进行对接可能会直接威胁到航天员的生命安全。联盟-P的设计后来演变为联盟-PPK

联盟-P

联盟-R

R代表Razvedki,意为“情报”

基本相当于一个小型空间站,由分开发射的两部分组成,第一部分是轨道部分,是一个改装版的联盟-7K飞船(正式代号为联盟-7K-TK),去掉了原来生活舱和返回舱(因为不需要返回)的部分,并用一套摄像机以及电子情报系统取代。第二部分则是一个常规的联盟载人飞船,主要负责航天员的空天往返,对接后的联盟-R质量可以达到13吨左右。这个计划一开始同样受到苏联军方的支持,但是,1966年科罗廖夫的突然去世直接导致了研究进度减慢,联盟-R的轨道侦查功能也最终被金刚石(Almaz)军用空间站取代

联盟-R

联盟-PPK

PPK是Pilotiruemovo Korablya Perekhvatchika的缩写,意为“载人截击飞船”

原型为联盟-P反卫星作战飞船,联盟-P是通过与敌方卫星对接来进行“手动破坏”的,这在一定程度上会威胁到航天员的生命安全,因此,OKB-1提出了这个改进版,拆除了原有的对接系统,并装上了8枚小型火箭弹,使航天员可以在不对接的情况下直接远程摧毁敌方卫星。这个方案最终因为研制进度缓慢而作废

联盟-PPK

联盟-VI

又称星辰号(Zvezda,与国际空间站上的“星辰号服务舱”无关)

属于“魔改版”的联盟,拥有类似空间站的配置,可以进行地球观测、轨道侦查,也可以与金刚石(Almaz)号军用空间站对接。配有两台钚同位素发电机,并计划装上一个改装版的NR-23或NR-30航空机炮(早期米格战斗机使用的机炮)用于轨道攻击。1967年,该项目被取消,当时星辰号已经具备雏形,但和其他所有的军用联盟系列一样,从未真正被发射过

联盟-VI(星辰号)未造完的星辰号非军用联盟

联盟-7K-T

又称联盟渡船

1972年首飞至1981年间,执行了联盟12号至联盟40号共30次载人任务。在此之前,1971年6月30日,联盟11号返回地球时,由于返回舱的压力阀门被震开,导致返回舱的密封性能被破坏,舱内迅速减压,联盟11号上的三名没有穿太空服的宇航员也因此丧生

在联盟11号事故中罹难的三位宇航员

为此,新改进的联盟-7K-T除了要求航天员要时刻穿着太空服外,也将原来的三名成员减少为两名,并在原来第三个座位的位置增加了额外的生命保障系统。根据设计,联盟-7K-T只负责执行空间站的载人往返任务,因此,联盟-7K-T是没有太阳能电池板的,飞船自带的电池可以为飞船连续供电两天,与礼炮(Salyut)号空间站对接后,飞船就可以进行“充电”。如果对接失败或发生其他变故,航天员们需要切段除通讯和生命保障系统外的全部供电,使飞船能有足够的能量将他们带回地球。联盟-7K-T还有一个做了微小改动的型号联盟-7K-T/A9,增加了遥控系统,负责与金刚石号军用空间站对接

联盟-7K-T

联盟-7K-TM

负责执行阿波罗-联盟测试计划的型号,换装了ASAP-75对接系统,使其能与美国的阿波罗飞船对接。阿波罗-联盟测试计划结束后,原本的备份飞船进行了改装(代号“联盟-7K-MF6”),增加了东德制造的MF6多光谱摄影机,执行联盟22号地球观测任务

阿波罗-联盟测试计划第三代联盟

联盟-T

T代表Transportnyi,意为“运输”

集合了军用联盟以及阿波罗-联盟测试计划方面的经验,更换了更为先进的电子与计算机系统以及KTDU-426推进系统,改进了太阳能电池板,使其能在轨道独立飞行11天,并且再次将搭载成员人数由两名增加为三名。1979年至1986年间执行了联盟-T-1至联盟-T-15共16次任务

联盟-T第四代联盟

联盟-TM

M代表Modifitsirovannyi,意为“改进”

采用了新的“航向”型(Kurs)对接导航系统,使其能与和平(Mir)号空间站以及国际空间站(ISS)对接,1986年至2002年间执行了联盟-TM-1至联盟-TM-34共34次任务

联盟-TM

联盟-TMA

A代表Antropometricheskii,意为“人体测量”

外表与联盟-TM完全相同,但内部进行了改进,搭乘联盟-TMA的航天员要求的身高和体重范围都有所扩大,降落伞系统也有所改进,2002年至2012年间执行了联盟-TMA-1至联盟-TMA-22共22次任务。后来,改进型联盟-TMA-M又将36个过时落后的仪器拆除,换上了19个新型仪器,并一直被使用到2016年

联盟-TMA

联盟-MS

目前联盟系列最新的型号,对外部的天线和传感器进行了小幅度改动,并再次对飞船的通讯和导航系统进行了现代化升级,2016年首飞并一直使用至今

联盟-MS

不得不说,在这过去的几十年里,联盟系列真的是立下了汗马功劳,从一个不太靠谱(联盟1号和联盟11号事故)的高危飞船一路成长到现在前往国际空间站的唯一途径,我们不知道以后联盟系列还会不会有改进或衍生型号,但是,俄罗斯的新型飞船“联邦号”(Federation)已经在研制中了,也许,联盟系列可能真的要从此走入历史了,如果我们放开了想一想,如果没有联盟号,载人航天史会变成什么样呢?

俄罗斯新型载人飞船



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