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逐梦太空——早期世界载人飞船发展历程

来源:中国载人航天工程网责任编辑:牛晨斐2014-09-15 07:14

苏联/俄罗斯的载人飞船

1. “东方”号:

前苏联在第一颗人造卫星上天后不久,就着手载人航天计划。1958年8月,前苏联进行了载人飞船方案的可行性研究。当时有人建议先研制一个飞行器进行载人亚轨道飞行,以获得有限的失重环境的经验。但总设计师科罗廖夫认为亚轨道飞行只能获得2~4分钟的失重环境,与飞机作抛物线飞行可获得半分钟失重环境相比,不可能会获得实质性的结果。前苏联还认为,进行亚轨道飞行会使设计和研究工作分散,计划的进度会放慢。前苏联决定在卫星式飞船试验成功后,直接进行载人的轨道飞行。1958年11月,该方案得到设计局主任委员会的批准,此计划就是“东方号”计划。“东方号”计划于1958年末批准,1959年初开始设计。前苏联为抢在美国之前实现载人航天,设计和一些制造工作同时进行。前苏联从可行性研究到1961年4月“东方”-1号载人飞船上天只花了2年半的时间,比美国的首次载人轨道飞行早了10个月。

组成情况: “东方号”飞船由球形返回舱和双锥形仪器舱组成。

返回舱:东方号飞船返回舱呈圆球体,直径2.3米,重量为2460公斤,内部密封舱容积为1.6立方米;基本结构为铝合金受力式结构,其外部是由烧蚀材料组成的防热层,重量约800公斤,在再入大气过程中保护着铝合金基本结构。在防热层外面,还包裹着一层温控层由多层镀铝薄膜组成,每层之间隔以玻璃丝网。在轨道上的真空条件下,可以有效地隔离辐射传热。在舱内设有航天员的座椅,生命保障系统设备,控制、监测和通讯仪器,着陆系统等,还有需要返回和与保证安全返回有关的仪器设备。

仪器舱:仪器舱的结构是由一短圆柱段和两个截锥体组合而成,最大直径为2.43米,重量为2265公斤。仪器舱内安装着那些仅在轨道上飞行所需的而不需要返回的仪器设备,如遥测、通讯、轨道控制、电源、姿态控制系统和动力装置等。

东方号载人飞船的运行轨道大约是180×250公里左右的近地轨道。根据飞行计划安排空间飞行时间。需要返回时,在给定时刻,启动制动发动机,向飞船提供一定的冲量。据计算此冲量在给定的方向上对飞船提供了100~140米/秒的速度增量。结果不仅降低了速度值,同时也改变了速度方向。臻使飞船脱离了原运行轨道而进入返回轨道。飞船沿返回轨道下降,在达到100公里左右高度时便开始进入稠密的大气层。东方号飞船是以弹道式再入的,其上只有阻力作用,无升力或有限的无控升力作用。飞船再入最大制动过载为8~12g,而过载大于5g的持续时间约有100秒。地面试验也证明了人能承受这样的过载条件。当返回舱下降到20公里高度时,速度已减慢到亚音速。到10公里左右时,速度趋近于一个稳定值,大约为200~220米/秒。以后,其速度值变化甚小。为了进一步减慢到安全着陆速度,必须利用降落伞系统提供更大的阻力面积。在正常返回的情况下,东方号飞船的航天员有两种不同的着陆方式可供选择:一是坐在返回舱的座椅内着陆,另一是利用弹射座椅将航天员弹出舱外,分别着陆。

飞行试验概况: “东方号”计划的目的是把1人送上天并安全返回以及考察人在天上的自我感觉和工作能力。为确保首次载人飞行的安全可靠,前苏联从1960年5月至1961年3月,在将近1年的时间里进行了7次卫星式飞船的发射,其中两次因运载火箭故障未入轨道。这些卫星式飞船中载有假人、狗和生物,进行了航天医学和生物学试验,证明了人可经受住航天环境中各种因素的影响。事实上也是对飞船和运载火箭的性能进行试验。前苏联在卫星式飞船连续两次获得成功之后,开始进行载人飞行。自1961年4月至1963年6月,共发射了6艘“东方号”载人飞船。“东方号”飞船从绕地球1圈增加到81圈,还试验了两艘飞船相互接近的技术。其中,“东方”-3号和4号相互接近到6.5公里,“东方”-5号和6号相互接近到5公里。