美国载人飞船俄罗斯【美国载人飞船的发展】

~ 　　美国于1958年开始载人飞船的研制，1975年进行了最后一艘载人飞船的发射。在此期间，共研制成功了3种卫星式载人飞船和1种登月载人飞船。 　　 　　卫星式载人飞船
　　美国研制成功的卫星式载人飞船为“水星号”、“双子星座号”和“天空实验室号”载人飞船。按发展顺序、主要目的和技术水平，上述3种卫星式载人飞船分属三代。
　　“水星号”载人飞船为美国的第一代载人飞船，也是迄今为止世界上重量最轻的一种载人飞船，主要用于验证很短时间（几天）载人航天的可行性。其研制工作始于1958年，只能载1名航天员。该飞船起飞重量1～1．83吨（多数为1．35吨），设计的最长飞行时间为2天，由伞舱和座舱组成。其中，座舱（返回舱）为圆锥形，底部直径1．83米，高度2．9米，密封舱容积1．43立方米（其中可居住容积1．02立方米）。“水星号”飞船采用弹道方式返回地面。这是因为该飞船的外形简单，属于钝头的轴对称旋转体，其升阻比为零。升阻比是升力与阻力的比值。升阻比为零的航天器在大气中运动时，只产生阻力，没有升力。进入大气层以后，它就沿弹道式路径返回到地面。其受到的气动力过载较大，返回后的落点偏离也大。前苏联早期的“东方号”飞船同样采用这种弹道式返回轨道。
　　“水星号”飞船于1962年2月～1963年5月共进行了4次载人航天飞行。每次飞行的持续时间最短约5小时、最长约34小时。其中第一次飞行时自动控制系统失灵，由航天员手动控制返回地面；第二次返回时因航天员操作有误，着陆点距离预定地点400公里；第三次飞行时航天服出现故障，导致温度升高；第四次返回时自动控制系统出现故障，改用航天员手动控制。
　　在“水星号”飞船实施载人航天前，于1960年11月到1961年4月进行了6次无人状态的亚轨道飞行，其中4次成功、1次因运载火箭控制系统出现故障未能进入亚轨道、1次因运载火箭控制系统出现故障而实施了逃逸飞行；于1961年5月到7月进行了2次载人亚轨道飞行，其中第二次返回溅落时因座舱故障进水；于1961年9月到11月进行了2次无人状态的轨道飞行，其中第一次带假人、第二次载黑猩猩。
　　“双子星座号”载人飞船为美国的第二代载人飞船，主要用于为“阿波罗号”载人飞船完成登月任务所需的技术进行试验（包括航天员在轨15天生活和工作的技术、两航天器在轨道上交会对接的技术、航天器变轨技术和航天员出舱活动技术），研制工作起始于1961年，可载2名航天员。该飞船起飞重量3．2～3．8吨，由座舱和设备舱等组成。其中座舱分为密封和非密封两部分，重量1．8～2．4吨，外形为截锥形，底部直径2．3米，顶部直径1米，高度1．9米，密封舱容积2．35米立方米（其中居住容积1．56立方米）。设备舱分上舱和下舱。上舱中主要安装4台制动发动机，下舱中有轨道机动发动机及其燃料、通信设备、燃料电池等。“双子星座号”飞船采用弹道－升力方式返回到地面。其升阻比大于零并小于0．5，它在大气中运动时，除产生阻力外，还有部分升力，可以控制升力方向，改变飞行路径，调整落点距离。这种具有较小升力的可控轨道也称为半弹道式轨道。
　　“双子星座号”载人飞船于1965年3月到1966年11月共进行了10次载人航天飞行，每次飞行的持续时间最短约5小时、最长约14天，此外还有1次载人发射因运载火箭未能按程序起飞而终止。在这10次载人轨道飞行中，第二次（时间为1965年6月）进行了美国航天员首次出舱活动，1名航天员出舱行走，用喷气装置进行了21分钟机动飞行；第四、五次（时间为1965年12月）进行了两飞船交会编队飞行；第六、七、八、九、十次进行了飞船与运载火箭末级飞行器的交会对接试验，其中第六次实现对接后因操作有误导致飞船翻滚不得不紧急返回、第七次因火箭故障未能实现对接、第八次仅进行了交会飞行、第九次和第十次实现了对接。“双子星座号”飞船进行了5次共约12小时的航天员出舱活动。
　　在“双子星座号”飞船进行载人航天前，于1964年4月到1965年1月进行了3次无人状态的发射试验。其中第二次发射因运载火箭点火后出现故障实施紧急关机而终止。
　　“天空实验室号”载人飞船由“阿波罗号”登月载人飞船的指令舱和服务舱改制而成，用于为美国的载人太空实验室（“天空实验室”）运送航天员。该飞船一般被纳入“阿波罗号”载人飞船系统。
　　“天空实验室号”载人飞船可载3名航天员，在执行营救任务时可载5名，可自主飞行8天。“天空实验室号”2、3、4号3艘载人飞船于1973年5月到1974年2月3次完成了载人天地往返任务，共将9名（每次3名）航天员送入“天空实验室”并将他们接回地面。
　　
　　登月载人飞船
　　“阿波罗号”载人飞船用于进行“阿波罗”登月工程任务。该飞船是迄今为止世界上唯一研制成功的登月载人飞船。
　　“阿波罗号”载人飞船于1961年开始研制，可载3名航天员，其中2名登月，设计可飞行14天。该飞船由指令舱、服务舱和登月舱组成（题图），起飞重量（不包括逃逸救生塔）约45吨。其中，指令舱重约6吨，外形为圆锥体，底部直径3．9米，高3．5米，密封舱容积7．65立方米，其中居住容积5．94立方米，采用弹道－升力方式返回地面。服务舱重约25吨，外形为圆柱体，直径3．9米，高6．7米。登月舱起飞时重约14吨，宽4．3米，最大高度7米，由上升级和下降级两部分组成，密封舱容积6．65立方米，其中居住容积4．53立方米。
　　“阿波罗号”载人飞船发射、登月、返回的过程要比卫星式载人飞船复杂得多，在它飞往月球的过渡轨道上还要完成分离、调头、重新组合等动作。该飞船登月采用的是环月轨道会合的方法。这种方法可以用较少的推进剂进行登月和向地球返回。其中心思想是用登月舱这样一个子船从环月轨道下降到月球表面，完成任务后再回到环月轨道与指令舱和服务舱组成的组合体这样一个母船会合。
　　“阿波罗号”飞船于1969年7月到1972年12月共进行了7次载人登月活动。其中6次成功，只有1970年4月第三次飞行因服务舱内燃料电池贮氧箱爆炸不得不从月球区域紧急向地球返回。在这6次成功的登月任务中，“阿波罗号”飞船将6组共12名航天员送到月球。航天员在月面停留的总时间约600小时，人均约2天、最长约3天；出舱活动28人次162人时，人均约0．5天。登月的航天员从月球上取回382．7公斤的月球土壤和岩石样品，对着陆区附近的月面进行了大量的实地考察。
　　在“阿波罗号”飞船进行载人登月前，于1967年1月到1969年5月进行了8次发射演练，包括1次在发射场进行的地面试验。其中，1967年1月第一次在发射台进行地面试验，因飞船内导线短路产生电火花导致内部充纯氧的座舱起火爆炸，3名航天员身亡；第二、三、四（时间为1967年11月到1968年4月）未载航天员，在围绕地球的轨道上进行了模拟从月球返回的试验；第五次（时间为1968年10月）首次实现了载人围绕地球的轨道飞行，飞行时间约11天；第六次（时间为1968年12月）进入了围绕月球的轨道，实现了载人环月飞行；第七次（时间为1969年3月）在围绕地球的轨道上，航天员演练了飞船在地－月过渡轨道上的飞行程序；第八次（时间为1969年5月）在围绕月球的轨道上，航天员演练了登月舱下降（不包括着陆）和上升的程序，登月舱与月面的距离最低只有15公里。航天员在“阿波罗号”飞船的指令舱外，总共进行了4次共8．24小时的舱外活动。
　　“阿波罗号”载人飞船在完成了载人登月任务后，其指令舱和服务舱除被改制成“天空实验室号”载人飞船外，还被改制成1艘仍以“阿波罗号”命名的“阿波罗18号”载人飞船。该飞船于1975年7月与前苏联的“联盟19号”载人飞船进行了联合飞行，完成了两国航天员彼此飞船之间的访问。至此，美国载人飞船的发展工作终止。
　　
　　小结
　　从美国载人飞船的发展情况可以看到：⒈美国的“水星号”、“双子星座号”和“天空实验室号”各代载人飞船在进行载人轨道飞行前，都进行了2～3次无人状态的轨道飞行。其中，“水星号”飞船还进行了6次无人状态的亚轨道飞行和2次载人亚轨道飞行。
　　⒉美国研制载人飞船首先解决的是航天员安全进入太空生活和工作、返回地面的问题，然后再试验两航天器轨道交会对接技术和航天员出舱活动技术，并在此基础上进行载人登月活动。
　　⒊从发生时间的先后来看，美国用载人飞船进行首次航天员出舱活动比用飞船进行交会对接试验来得早。
　　⒋美国用“阿波罗号”飞船进行载人登月的实践表明，人可在月面生活和工作一定（尽管很短）的时间。
　　⒌美国在1975年终止了载人飞船的发展后，于1981年研制成功了可重复使用的航天飞机的轨道器。美国航天飞机轨道器虽然是迄今为止世界上技术最先进、规模最庞大的载人天体往返运输器，但其功能过于多样化和设计十分复杂，特别是承担了许多可用无人航天器进行的任务，因而导致了高代价，从经济上讲不见得合理，未能达到通过重复使用来降低航天运输成本的初衷。
　　责任编辑：兆然　■
　　

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