作者:塔博里茨基
第三——邀请欧洲、中国参与苏联的航天项目。
“法国,西德,意大利...那些有航天能力的欧洲国家都可以来,有欧洲航天局这个框架在,但他们好像没有足够的资金、技术、人员来完成他们的梦想。
可以让他们的航天员来和平号上工作,让他们的实验设备上和平号,反正现在在轨道上飘着的空间站只有我们苏联的。
让他们出钱出技术出人,作为交换,我们给他们进入太空的渠道。”
欧洲的航天能力有些弱,眼下美国的航天飞机已经和仓管大眼瞪小眼了,苏联的暴风雪号战绩可查,这就是苏联的筹码!
第106章 国际空间站计划
暴风雪号在完成了新的设计改进后于1989年2月正式服役,已经证明了自己运载能力的能源号火箭则被定入了通用机械制造部在1990年的制造订单。
现在的质子号火箭的运载能力才20多吨,只能运送和平号空间站的十几吨的小组件,既然斯拉瓦已经决定了要搞国际空间站,那么就需要设计新构型了。
他决定和设计师谢苗诺夫商讨一下新方案。
1989年2月26日 通用机械制造部
这办公楼从外面看跟莫斯科任何一栋苏联政府建筑没什么两样。可这栋楼里管着的东西从洲际弹道导弹到运载火箭到航天飞机到空间站,全是大家伙!
苏联没有像美国那样的国家航天局,是各个设计局根据中央需求搞出自己的设计,然后互相竞争最终产出结果。最后赢得头筹的设计就交给通用机械制造部来大规模生产。
斯拉瓦走进来的时候谢苗诺夫已经在会议室里等着了。桌上摊着一大堆图纸、技术文件,还有一个他自己带来的模型——一个用金属和塑料拼成的和平号空间站的等比缩小模型,大约30厘米长。
斯拉瓦在桌前坐下看着那个模型。
他上次见到和平号是在拜科努尔的屏幕上。暴风雪号入轨之后,轨道参数显示它曾经短暂地经过和平号的轨道附近。
眼前这个模型才让他第一次直观地看见了他嘴里那个“要扩建、要搞大、要邀请欧洲来”的空间站现在到底是个什么样子。
“好小啊。啊”
和平号比他想象的要小得多。
斯拉瓦指着模型:“谢苗诺夫同志,可以跟我讲讲现在的和平号到底有多大吗?”
谢苗诺夫拿起那个模型转了一面指给斯拉瓦看。
“总书记同志,目前在轨道上的和平号空间站只有两个舱段,这不是它的完全体。”
他用手指点着模型上的两节。
“第一个是核心舱,核心舱于1986年4月发射,大约20吨。”他指着模型上那截最粗的圆柱体,“整个空间站的骨架就是它,前端有一个球形的转接舱,这个是给别的舱段对接用的,上面有五个对接口,前面一个,上下左右各一个。
这种球形转接舱是有限制的,按照计划它的五个对接口只会接入五个舱室,不会再往别的舱室外拓展接入其它东西了。”
他把模型翻过来。
“第二个舱段是量子1号。它于1987年3月发射,对接在核心舱的尾部,大约11吨。这是我们的天体物理实验舱,里头装了X射线望远镜那些东西,同时它也是货运飞船的对接通道。”
谢苗诺夫把模型放回桌上。
“好了,就这些。比美国70年代的空天实验室要小一些。”他耸耸肩。
“两个舱段总质量不到三十二吨,还只能接入这点东西,我们该怎么扩建?”斯拉瓦皱了皱眉。
三十二吨比一辆满载的重型卡车重不了多少。整个苏联在太空里的全部家当就这些。
斯拉瓦知道这不是因为苏联造不出更大的东西——质子号火箭的运力限制了每一次能送上去的单体质量。
你质子号只能送二十吨载荷,那每一个舱段就最多只能是二十吨左右的东西!
可能源号的运力是一百吨,既然能源号已经在发射暴风雪号的时候证明了它设计的优秀,为什么不能基于能源号的运力来设计新舱室呢?
“好吧,那后续的舱段呢?”
“有。”谢苗诺夫拿出一份文件,“按原计划后续还有四个舱段要发射。”
“量子2号,计划1989年11月发射,大约19吨。这是生活保障和气闸舱——提供一个新的出舱活动气闸,还有额外的陀螺仪姿态控制系统,以及一些生活设施的改善。”
他看了斯拉瓦一眼:“比如淋浴装置,现在我们的宇航员在站上是没有地方洗澡的,睡觉吃饭锻炼只能在指令舱解决,我们也没有货舱,各种东西经常乱飞导致宇航员找不到。”
“对了,我们的宇航员还在和平号里丢了一支铅笔、一截电线、几个细碎零件等若干物品,目前还未找到。”
“啊?”
“所以说以我们现有的条件来看,和平号其实不太适合人类长期生存。”谢苗诺夫耸耸肩。
“我们还有晶体号舱段。它计划1990年5月发射,也是19吨左右。这是技术实验舱,主要做材料科学和半导体生长实验,还带了一个特殊的对接口——这是专门给暴风雪号航天飞机用的。
这两个硬件已经进入了总装测试阶段,都造得差不多了,可以随时按计划发射。
但计划里后面两个舱室就有些遥远了,光谱号舱室计划1995年发射,是我们的地球观测舱;自然号舱室计划1996年发射,是对地遥感舱,装了各种雷达和光谱仪。”
谢苗诺夫合上文件。
“这两个现在还处于比较早期的建造阶段,离完工还远。”
斯拉瓦点了点头接过文件看了看。他在心里盘了一下——按原计划把六个舱段全部发射完组装好,和平号的完整构型大约是一百三十吨,内部加压容积三百五十立方米,可以常驻三个人、短期容纳六个人。
他思索片刻:“谢苗诺夫同志,我们能不能在和平号的基础上多加一些舱室?它的极限在哪?”
谢苗诺夫拿起模型把它横过来,沿着核心舱的外壁划了一圈。
“总书记同志,和平号真的不能再加舱室了。”
谢苗诺夫讲了一下他的理由。
和平号是礼炮系列空间站的改进型。礼炮系列从六十年代末开始搞,一代一代地改,改到最后就是和平号。它的设计思路从根子上就是一个“凑合着能用就行”的过渡方案——先弄一个够用的框架上去,让宇航员能住能做实验,占住太空里的一个位置。
“可也正因为它是过渡设计,它的结构从一开始就不是为了往大了扩设计的。”
他指着模型上那截核心舱。
“您看这个核心舱,它的直径才四米!”他用两只手比了比尺寸,“就这么宽,宇航员在里头两个人穿行得挤过去,两边都快碰着壁了。而且这个核心舱的设计饱受我们的宇航员诟病——
好吧,这一点我要做检讨,因为我就是和平号的总设计师,这是我们在现有运力下能做到的极限了。
它把太多的功能集成在了极小的空间。生活区、睡眠区、主控制台、通信设备、生命保障系统的一部分...全塞在这一截里。
我们固然可以发射专门的舱室,但是我们的转接头的结构强度不够。”
他放下模型拿起笔在白纸上画了起来。他画了一个长条的圆柱体——核心舱,然后在前端画了一个球——转接舱,然后从球上朝上下左右各伸出一根线代表对接上去的舱段。
他在图上标出受力箭头:“核心舱和转接舱的结构强度是按原设计的载荷算的。原设计允许对接六个舱段,加起来一百三十吨是极限。可这个极限是在静态条件下算的——就是大家都安安静静地飘在那儿不动的时候。”
他在图上画了一个弯曲的箭头。
“可空间站不是静止的。它要机动,它要定期抬高轨道补偿大气阻力造成的衰减,即使空间站运行在几百千米的外太空,稀薄的大气仍然存在。我们不能在每个舱室都装上推进器,我们的抬轨发动机点火的推力作用在核心舱上,而那些接在转接舱上的舱段——它们的惯性会产生力矩拧在转接舱的对接口上。”
“如果超出原设计的舱段数量和质量,这些额外的力矩在机动的时候很可能会导致转接舱的对接口发生结构破裂。”
斯拉瓦盯着那张图看了一会儿。
他本来还想省点钱的,直接在和平号现有的架构上扩建,但现在看来这个省钱方案失败了。
“看来我们得搞个新空间站了。”
“对。”谢苗诺夫点点头,从桌上的文件堆里抽出了另一份东西,他把那份文件推到斯拉瓦面前。
“量子2号和晶体号已经总装了,可以按计划发射上去装到和平号上。和平号带着这四个舱段继续在轨运行作为过渡。”
“至于光谱号和自然号——取消它们的建造计划。我们可以把省下来的钱和人力投到新空间站上去。”
斯拉瓦挠挠头:“好吧,那新的空间站组装完毕了,旧的空间站怎么处理呢?”
谢苗诺夫说:“那当然是转——转移到新的空间站上!
等新的空间站的核心舱发射上去稳定运行后我们我们就把老的和平号连同它身上那些舱段对接到新站上,我们花了十几亿卢布送上天的老空间站总不能就这样坠入大气层烧毁吧?”
“那这个新的空间站你有方案吗?”斯拉瓦问。
谢苗诺夫摇了摇头。
“现在没有。总书记同志,设计一个空间站可不是画两张图就能出来的。我得先知道联盟的需求是什么——这个站要干什么、要容纳多少人、要跟谁合作、要在轨运行多少年。
需求定了我才能出方案啊。”
“行,那我跟你说联盟的需求。”
斯拉瓦从包里拿出了科学院给出的建议方案:
“第一,我们要有涉及真空制造的舱段。
在地球上,哪怕我们把实验室里的空气抽得再干净也做不到太空那种真空度。而有些特殊的制造工艺——超纯半导体、特种合金、光纤..都需要在极高真空度的环境下进行,地球上做不到、太空里能做到!”
历史上苏联在礼炮号上就做过大量材料实验,这是联盟的强项。而且,这个舱段还可以跟其它国家联动——太空制造的高端材料成为苏联出口的独特卖点,全世界现在有且只有苏联能在轨道上批量生产这些东西!
“第二,关于农业和生物实验我们都要有,最好分别做两个舱。”
苏联需要在太空里搞农业实验,在零重力条件下植物怎么生长、怎么育种、怎么提高产量...这些数据在地面上是拿不到的。而且苏联要是将来真要搞月球基地,得先在空间站上把“在封闭系统里种菜养活宇航员”这件事搞明白。
“第三,我们需要一个外交舱室用来接待其它国家的宇航员,这个空间站不只是我们苏联自己用。法国、西德、中国...都可能会发射自己的舱段接到我们的站上来。”
他看着谢苗诺夫。
“东西太多了,所以它的核心转接舱的设计冗余越大越好。别像和平号那样紧巴巴地卡着余量——这一次结构强度要留够,哪怕我们的核心舱功能少一些都可以,结构别拉跨!”
如果用能源号来送舱段,那每一个舱段的设计就可以做到四五十吨甚至更大!每个舱段的内部空间、设备容量、结构强度都可以比和平号的那些小罐头大一个量级。
谢苗诺夫把这些需求一条一条地记在本子上。
“总书记同志,给我一个月的时间,我们可以出一份初步方案。”
“一个月够吗?不要赶工,空间站这种东西太烧钱了,要是不小心出了事故坠毁了我们短时间就别指望继续投入了。”斯拉瓦说道。
“够,设计大框架不需要太久——我脑子里其实已经有一些想法了。需要时间的是验证,结构强度的计算、轨道力学模拟、舱段接口...这些我带着团队一个月能出一版。”
斯拉瓦起身:“好,一个月后我等你的报告。”
...
一个月后。
谢苗诺夫的报告摆在了斯拉瓦的桌面上。
谢苗诺夫的方案是这样的:
新空间站的核心是一截全新设计的中央转接舱,和平号的转接舱是一个球,新站的中央转接舱是一个大型多节点的桁架结构,像一根脊椎一样,桁架的两端和中间各设有多个对接节点。每一个节点都是标准化的,可以对接各种尺寸和功能的舱段。
没有做的更粗是因为能源号发射的体积限制。
能源号发射非暴风雪载荷时采用侧挂货运包的构型。货运包的直径上限是4.5米,长度上限37米。这意味着核心舱不可能做成像美国人的天空实验室那样6.6米直径的粗胖构型,只能是一个相对细长的筒体,通过长度来换取内部空间。
谢苗诺夫忠实地执行了斯拉瓦的命令,真的就是卡着能源号火箭的各项极限给出了方案!
核心舱92吨,最大外径4.5米,总长度含对接机构33.8米,其中加压舱体长度29米,两端各有2米的非加压段用于安装对接机构、外部设备和管线。
它的壁厚约14厘米,包含特种合金承力壳体、防护层、多层隔热材料和内饰板。内径约4.2米,总加压容积约340立方米——这已经是和平号空间站完全体的总容积了!
真是个雄心勃勃的大计划啊。
在对接节点上,33米的长度允许它沿轴向和径向布置大量对接口。
前端有一个轴向主对接口,加上围绕它的4个径向对接口(上下左右各一个),形成一个类似老和平号球形节点舱的结构,但直径更大。
这5个口用于对接专业舱段。
后端有也一个轴向对接口,这个口用于将来对接老和平号的核心舱,还有2个径向对接口作为预留扩展位。
在侧面中段,舱体中部还有2个径向对接口,在早期用于对接联盟号载人飞船或进步号货运飞船的日常往来,当货舱发射上去后这两个对接口就用于其它的科学载荷了。
在内部功能上,核心舱为了结构强度而牺牲了一些功能,它不再承担居住和大宗货储功能。
靠近前端节点区约9米长,这是空间站的主控中心。中央通道两侧布置主控制台、通信设备、站务管理计算机、空间站姿态控制系统的主操作界面。紧急情况下全站的指挥协调都在这里进行。
这个区域需要视野开阔,所以不设隔断保持通透。
中段区约12米长,这是生命保障系统核心区。大气再生系统(电解水制氧、二氧化碳吸收、微量有害气体去除)、温湿度控制中枢、水回收处理系统(包括尿液回收,这是长期驻留的必需技术)、供配电系统的中央配电盘...
这些设备占据了大量壁面空间,中央通道保持畅通供人员穿行。
噪音在太空是个问题,这些设备运转起来相当吵,所以中段和前后段之间有隔音设计。
后段区约8米长,这是过渡区与系统冗余存放处。任何关键系统都要有冗余,这里有着最重要的生命保障系统的备用系统,还有电缆和管线的主干汇集区以及预留的设备安装空间。
这一段在老和平号对接上来后会成为新旧两站之间的过渡走廊。
在核心舱体外表面安装有姿态控制推进器组,分布在舱体四周用于整站的姿态维持和调姿机动;外部照明和摄像系统用于监视对接作业和舱外活动;大型太阳能电池阵列的安装基座,电力模块就固定在核心舱外壳上;散热系统的外部辐射器安装点;以及用于舱外活动时宇航员攀附移动的扶手和固定点。
核心舱外还有五个已经决定了的舱室——居住舱、货舱、电力舱,农业舱,材料加工舱。上个月苏联还向欧洲和中国发出了合作邀请,按照未来的计划,还有医学制药舱与更多的科学载荷要发射。
居住舱由能源号发射,约40吨,是全体乘员的生活区。谢苗诺夫设计了8个独立睡眠舱位,都是有隔音隔光的小隔间,比老和平号核心舱里的睡袋位舒适得多。居住舱的公共就餐区兼休息区,还有个人卫生间、封闭式负压淋浴间,用水雾喷射后立即抽吸回收,防止水滴在微重力下飘散。
在居住舱末尾有个人物品存储柜和运动区,有一台自行车功率计和抗阻力训练器,这些是长期驻留的必需品,防止宇航员肌肉萎缩和骨质流失。
自行车功率计下面还有个小发电机,宇航员锻炼时还可以给他们的宇航服充电。
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