必威电竞|足球世界杯竞猜平台

聯盟號飛船
來源:互聯網

聯盟號飛船(俄文名:Союз,英文名:Soyuz)是自1960年代至今由前蘇聯/俄羅斯研制并發射的一系列載人飛船的總稱,用作地球軌道空間站與地面間航天員以及物資的往返工具。

聯盟號飛船的早期型號由前蘇聯第一試驗設計局(簡稱OKB-1,后續重組為科研生產聯合體NPO,后又并入科羅廖夫能源聯合體)設計和建造,現改進型號的研制由俄羅斯科羅廖夫能源火箭航天集團負責。

聯盟號飛船采用三艙構型,由軌道艙、返回艙和服務艙三部分組成。截至2022年12月,聯盟號飛船的最新系列為MS,其總長7.48米,直徑2.72米,翼展10.7米,質量7080千克,額定載員3人,可居住體積8.5立方米。

聯盟號飛船是前蘇聯繼東方號飛船、上升號飛船之后自行研制的第三款載人飛船,從1962年開始立項研制。在20世紀60年代的早期至70年代早期的設計研制階段發生多次失敗,前后兩次事故導致4名航天員喪生。1971年開始,聯盟號飛船主要用作空間站的天地往返運輸飛行器,最初為禮炮號空間站服務,1986年開始為和平號空間站服務,2000年后開始為國際空間站服務。

發展歷史

研發背景

20世紀50年代中后期,蘇聯和美國開啟了太空競賽,追求太空飛行技術的統治地位,圍繞人造衛星空間探測器載人飛船等領域展開競爭。蘇聯研制的東方號地球飛行成功,標志著人類向宇宙踏出了第一步,證明了載人航天的可行性,人類的宇宙航行時代即將到來,同時也標志著蘇聯在載人太空飛行技術領域率先得到了突破。在確定要繼承早期蘇聯載人飛船—東方號的設計時,蘇聯的設計師們重新回顧了蘇聯宇航之父K·齊奧爾科夫斯基在 20 世紀初所做的工作。康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基曾預言,一旦實現載人太空飛行,下一個明確的飛行目標就是月亮和火星。為了掌握太空飛行,多個飛行器的交會和對接是實現繞地球以及月球或者更遠的軌道進行探測的關鍵。為此,蘇聯專家開始設計新一代載人飛船試驗船,這也就是聯盟號系列的由來。由于聯盟號飛船是在東方號飛船的基礎上發展而來,并克服了東方號飛船不能夠進行交會和對接的缺陷,新一代載人飛船——聯盟號具有交會和對接特性地成為其主要的特色。爾后,1969年7月20日,美國阿波羅11號完成人類第一次登月任務,蘇聯隨之放棄了登月計劃。聯盟號飛船被繼續應用于軍事目的,并在20世紀60年代末,發展為往返空間站的運輸飛船。

研發歷程

前期研制時期(1962~1966)

1962年3月10日,謝爾蓋·科羅廖夫簽署文件正式為聯盟號飛船命名,“聯盟”(Soyuz)的字母組合表示兩個運輸工具的物理對接,標志著聯盟號飛船研制的開始。

1963年5月10日,OKB-1發布聯盟7K系列載人飛船的外形,確定了聯盟號飛船的任務艙、返回艙、推進艙的三艙架構。

1963年12月3日,蘇聯共產黨和蘇聯部長會議發布命令,批準了聯盟7K飛船用作載人繞月飛行的計劃。

1964年春,OKB-1重新設計了聯盟7K的內部結構,使之能容納3名航天員,并開始第一臺樣機的生產。

1964年9月26日,OKB-1在卡普斯京亞爾的老試驗場將一個聯盟號飛船的模型發射至亞軌道以確定飛船的空氣動力學特性,最終飛船裂解導致試驗失敗。

1965年2月,一項利用聯盟號7K飛船完成航天員的艙外轉移的新計劃提交到國家國防技術委員會的科學技術委員會并獲得批準,由此聯盟計劃所有的工作集中到載人對接和艙外轉移兩項任務上,并更名為聯盟號7K-OK飛船。后續的所有聯盟號飛船都以此型號為原型,通常稱聯盟號7K-OK飛船為“初始型聯盟號飛船。

1965年8月18日,蘇聯軍事工業委員會批準并下發了聯盟號7K-OK飛船的飛行試驗時間表。

1965年12月15日,謝爾蓋·科羅廖夫在總設計師會議上提交了月球飛船的初步設計方案,將聯盟號的工作重心調整至針對月球任務的適應性改造中。

對接任務時期(1966~1980)

1966年11月,聯盟號7K-OK飛船進行了首次無人飛行(宇宙133號)。

1967年4月23日,聯盟1號飛船進行了首次載人發射和返回試驗,唯一的試飛員弗拉基米爾·科馬羅夫在返回階段由于降落傘未能展開導致返回艙墜毀而喪生。

天地往返運輸任務時期(1971~1981)

1969年底,空間站往返運輸器開始研制,以聯盟號7K-OK飛船為基礎重新設計,并命名為7K-T。

1971年4月23日,聯盟10號作為首個飛向空間站的7K-T飛船發射升空。、

1971年6月,“聯盟-11”號飛船將3位機組人員送往禮炮1號空間站,但是,在創紀錄的23天后,3名宇航員在返回地球時因返回艙意外減壓而死亡。

1975年7月,美國和蘇聯的第一個聯合太空項目阿波羅-聯盟試驗項目成功開展,其中最引人注目的是聯盟19號飛船與美國的阿波羅18號飛船進行的空中對接任務。

1971年~1981年,作為空間站天地往返運輸飛船這個角色,共有33艘聯盟7K-T飛船執行了載人和無人的禮炮號空間站運輸任務和單獨的飛行任務,累計飛行超1176天。

聯盟T號飛船(1979~1986)

1979年12月16日,在無人的禮炮6號空間站飛過發射基地上空73分鐘后,聯盟T號飛船離開發射臺進行無人飛行試驗。3天后飛船成功與禮炮6號空間站對接并保持對接達95天,進行多項技術試驗。

1980年3月24日,聯盟T號飛船與禮炮6號空間站分離并于2天后在哈薩克斯坦被回收,從而確定了飛船載人的可行性。

1986年,聯盟T-15號飛船完成了124天的飛行任務后成功返回地面。聯盟T-15 號飛船標志著聯盟 T 系列飛船的最后飛行。至此,總共有21 艘聯盟T系列飛船(5艘宇宙號、1艘無人飛船和 15 艘載人飛船),累計飛行時問超過了1195天。

聯盟TM號飛船(1986~2002)

1981年4月,預研開始于1980年的聯盟TM號飛船的預研草案簽署,其設計藍本也于第二年底基本完成。

1986年5月21日,聯盟TM號飛船首次發射,開展無人飛行試驗,并于5月29日成功返回,為之后的載人飛行提供了驗證。

1986年5 月至2002年11月間,聯盟TM 系列飛船繼承了聯盟T系列飛船的經驗,為和平號空間站提供了可靠的載人運輸飛船,支持了最初的國際空間站的運轉。聯盟TM系列飛船完成了1次無人和 33 次載人發射任務。在長達16年6個月的飛行計劃中,聯盟TM 系列飛船累計飛行5500 余天—超過了15 年。

聯盟TMA號飛船(2002~2010)

2002年10月30日,聯盟TMA-1飛船搭載3人乘員組(扎列京、涅維和隆恰科夫)發射升空,這是聯盟TMA號飛船的首航。

與上一代飛船相比,聯盟號TMA-M使用用基于現代EEE部件和成熟軟件開發的設備取代制導,導航和控制系統(GN&CS)和機載測量系統(OMS)的機載設備;從GN&CS的機載計算機擴展飛行器在機載系統控制方面的功能,并在使用多路復用交換通道時與國際空間站俄羅斯段(ISS RS)的機載計算機進行更深入的集成;通過減少機載系統的質量來提高交付有效載荷的能力。

聯盟TMA-M號飛船(2010~2016)

2010年7月10日,聯盟TMA-01M飛船搭載3人乘員組(扎列京、涅維和隆恰科夫)發射升空,這是聯盟TMA-M號飛船的首航

聯盟MS號飛船(2016~2022)

2016年7月7日,聯盟號MS號載人飛船首發,于哈薩克斯坦拜科努爾,搭載一名俄羅斯宇航員、一名美國宇航和一名日本宇航員員共3人前往國際空間站

技術特點

聯盟號飛船由聯盟號火箭從哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場發射到國際空間站。它主要由三個艙體組成,從飛船船尾算起,飛船的三艙依次為:儀表/推進艙,返回艙和 軌道艙。返回艙用于搭載飛行員并作為飛船的指揮中心。軌道艙包括居住設施、儲物間、艙外活動通道、轉移艙段。

軌道模塊是飛船的橢球形前部。它擁有關鍵設備,貨物,對接航空電子設備,通信設備和前視窗。它的內部容積為6立方米,宜居面積為5立方米,可在執行任務期間容納船員。太空艙、返回艙和儀表/推進艙三部分組成。

軌道艙(BO)

聯盟號飛船的軌道艙是載人飛船在目標軌道自由飛行期間航天員的活動場所,可使用空間體積為5立方米。軌道艙前端包括與空間站對接機構、出艙口和對接天線。對接機構用于與空間站對接,對接成功后航天員通過出艙口進入空間站。對接天線是飛船自動對接系統(一種基于雷達的系統)的組成部分,用于飛船向空間站機動以進行對接。最初設計有兩個舷窗,一個面向側艙門用于地球觀測,一個在相反的方向用于對天觀測,從聯盟TM號飛船開始,安裝了向前觀測的窗口供航天員在與空間站對接時使用。軌道艙的另一端通過加壓艙口連接到返回艙。在飛船返回地球之前,離開運行軌道后,軌道艙會與返回艙分離,最終墜入大氣層后燒毀。

返回艙(SA)

返回艙是空間站中的宇航員返回地面的場所,以其俄語首字母縮略詞“SA”為簡稱,意為“spuskaemy apparat”(下降裝置)。這是飛船完成任務返回地球時的唯一保存的部分。

聯盟號的所有必要的控制組件和顯示設備都在返回艙中。返回艙為每個宇航員配備了特制的座椅,座椅面向這些控制組件和顯示設備,便于宇航員監控返回艙的運行情況。這些座椅的襯墊參照每個機組成員的身體結構開模,最大程度上適應每個人的身體構造,確保返回艙在落地時座椅與人體的緊密貼合。當機組人員進出空間站時,對應的座椅也會跟隨他們轉移。

該模塊外有一個潛望鏡,允許宇航員在對接時觀察空間站上的對接結構或者返回時觀察下方的地球。此外,該模塊還包含下降過程中使用的生命支持用品和電池,以及主降落傘和著陸火箭。艙體四周配置了八個過氧化氫推進器,這些推進器用于在主降落傘展開前控制返回艙下落的方向或姿態。模塊內還具有制導,導航和控制系統,可在返回任務的下降階段控制返回艙。

聯盟TMA飛船的返回艙重 6393 磅,可居住體積為 141 立方英尺,在滿員條件下可攜帶大約 110 磅的有效載荷返回地球,如果僅兩名宇航員搭載返回艙,則可攜帶高達 331 磅的有效載荷。

儀表/推進艙(PAO)

儀表/推進艙配備了飛船必要的儀器設備、推進系統以及可展開的太陽能電池板,以其俄語首字母縮略詞“PAO”為簡稱,全稱為“Priborno-Agregatniy Otsek”。與軌道艙相同,儀表/推進艙會在飛船返回地球時的最后一次離軌機動后與返回艙分離,并墜入大氣層中燒毀。

儀表/推進艙分為三段:中間段、儀表段和推進段。

中間段

中間段位于儀表/推機艙最上方,緊鄰返回艙。其包括儲氧罐、姿態控制推進器和其他通信和控制設備。其外壁安置了兩個小型熱控輻射器。

儀表段

儀表段是一個密封艙體,聯盟號的主要制導、導航、控制和計算機系統都位于位于儀表段內。艙內使用循環氮氣對電子設備進行冷卻。

推進段

推進段包含推進機構、電池、鈣鈦礦太陽能電池陣列、主熱控系統及散熱器。推進機構用于飛船在軌飛行、與空間站會合對接及返回地球時的離軌機動,使用四氧化二氮偏二甲肼作為推進劑。聯盟號的兩塊可充電電池也位于推進段,并與儀表/推進模塊后部兩側的太陽能電池陣列相連。散熱器的冷卻面積為86平方英尺。

性能參數

服役歷程

重大事件

2018年10月11日,"聯盟MS-10"號載人飛船發射失敗。搭載飛船的"聯盟-FG"型運載火箭從拜科努爾航天發射場升空后出現故障,飛船的緊急逃生系統啟動,飛船乘組(俄宇航員阿列克謝?奧夫奇寧和美國宇航員尼克?黑格)在哈薩克斯坦境內著陸。

2022年12月15日,對接在“國際空間站”上的俄羅斯聯盟MS-22載人飛船發生冷卻劑泄漏事件,導致正在進行的航天員出艙活動取消。

總體評價

從1973年9月至2008年9月,聯盟號系列飛船已安全飛行了35年,成為當今世界上仍在使用的、最可靠的載人飛船。聯盟號系列飛船經久不衰是由于其高可靠性,并適合蘇聯/俄羅斯載人航天發展的需要。

參考資料 >

The Russian Soyuz spacecraft.ESA官網.2023-02-26

Soyuz MS.Spaceflight101.2023-02-26

50 years later: Remembering the mission, sacrifice of the Soyuz 11 crew.NASA spaceflight.2023-02-26

Spacecraft, Manned.ENCYCLOpedia.com.2023-02-26

..2023-03-16

“和平號”空間站大事記(1986-1988).央視網.2023-03-16

..2023-03-16

A Soyuz TM spacecraft..Russianspaceweb.2023-03-06

Космические корабли "Союз".俄新社.2023-03-07

The Salyut era: First space stations.Russianspaceweb.2023-03-06

俄羅斯聯盟號系列(TMA)宇宙飛船簡介.中國載人航天工程.2023-03-06

Soyuz T.SPACEDAILY.2023-03-01

The Soyuz TM manned transport spacecraft.RKK Energia Corporation官網.2023-03-01

NASA - National Aeronautics and Space Administration.NASA官網.2023-03-07

Soyuz TMA-M manned transport vehicle of a new series General Data.RKK Energia Corporation官網.2023-03-07

Realtime coverage of Soyuz TMA-01M launch.哥倫比亞廣播公司.2023-03-07

國際空間站班組首次乘新“聯盟MS”系列飛船出發.中國新聞網.2023-03-06

Инфографика Космический корабль "Союз".俄新社.2023-03-07

Russian Soyuz TMA Spacecraft Details.NASA官網.2023-03-01

.Russianspaceweb.2023-03-02

Descent Module, SA, of the Soyuz spacecraft.Russianspaceweb.2023-03-02

Instrument and Aggregate Module of the Soyuz spacecraft.Russianspaceweb.2023-03-02

The Soyuz (7K-OK) spacecraft at a glance:.Russianspaceweb.2023-03-06

Soyuz TMA Spacecraft Main Characteristics.RKK Energia Corporation官網.2023-03-01

Soyuz TMA-M.Spaceflight101.2023-03-01

NASA Statement on Soyuz MS-10 Launch Abort | NASA.NASA官網.2023-03-07

Spacewalk Cancelled, Mission Controllers Evaluate Leak on Soyuz.NASA官方博客.2023-03-07

生活家百科家居網