空間站發射成功——從孤獨的中國,到中國的孤獨_風聞
超级学爸-超级学爸官方账号-一个位卑未敢忘忧国的吃瓜群众,毕业于中科大。2021-04-30 10:54
全文6600字,共分四大部分,一不小心多聊了幾句。
(一)胖五不辱使命,天和號發射成功
(二)中國的空間站,開啓航天新時代
(三)美蘇太空爭霸,航天科技大爆發
(四)國際合作典範,中國卻無奈缺席
(五)曾孤獨的中國,仍將孤獨於太空
(一)胖五不辱使命,天和號發射成功
我相信很多小夥伴跟我一樣,懷着一顆忐忑的心,收看了中國空間站天和號核心艙的成功發射。現在天和號已經成功入軌,一顆懸着的心終於放下,是時候歡呼雀躍啦。
之所以忐忑,是因為替胖五捏了把汗。胖五,也就是長征五號,是我國獨立研發的新一代大推力火箭,在星辰大海的征途中,承擔了無可替代的作用。
在火箭家族,有一個鐵律,那就是“長得越胖,責任越大”。在長征家族,除了未來的“肥九”,胖五是體型最大的,而腰部直徑(芯級)達到了5米。
而長征2號系列、長征3號系列,以及長征7號,芯一級都是3.35米,這是鐵路運輸隧道能通過的最大尺寸了。
但是這個尺寸大大制約了我國火箭運載能力,要想發射火星探測器、大型空間站、以及返回式月球探測器就變得很吃力。
因此,長征二號F、長征三號乙、長征七號都不能勝任,於是這個任務就給了又粗又長的長征五號,號稱“胖五”,專幹重體力活。
如下圖,帶“避雷針”(逃逸塔)的是長征二號F,最粗壯的就是胖五,芯級直徑高達5米,近地軌道運力高達25噸,地球同步軌道運力高達14噸。

胖五的運力,在世界現役大推力火箭中名列第三,僅次於美國的重型獵鷹火箭(64噸)和美國的德爾塔4B火箭(29噸)。
胖五的運力,領先於俄羅斯的安加拉A5火箭(24噸)和質子號火箭(23噸),也領先於美國的泰坦4號B火箭(21噸)以及歐洲的阿麗亞娜5ECA火箭(21噸)。

此外還有美國的宇宙神5號,現役型號近地軌道運力能達到21噸;日本的H2B運載火箭,近地軌道運力可達19噸。

也就是説如果沒胖五,那麼中國航天大推力火箭可能只能排在美、俄、歐、日之後,差不多要從三哥身上找優越感了。
排名是次要的,關鍵是“星辰大海”的征途該怎麼走。沒有胖五,返回時月球探測無法實現,火星探測不得不放棄,空間站的夢想也要泡湯。
跟長征二號和長征三號等前輩們一樣,長征五號是個基本型號,不同的芯級和助推組合,衍生出了不同的細分型號,這次執行天和一號空間站核心艙任務的,是長征五號B。

長征五號一路走來實屬不易。2016年11月3日長征五號首次發射,儘管載荷進入了預定軌道,但由於火箭二級發動機YF-75D提前關機導致飛行異常。
2017年7月2日,長征五號搭載實踐十八號衞星執行第二次發射任務,結果五分鐘後芯一級的一台發動機出現異常,導致箭毀星亡,教訓十分慘痛。
這次發射失利,給中國航天帶來了沉重打擊,項目歸零排查原因(指的是從項目立項之初開始,每個環節重新排查論證)。
直到2019年12月27日胖五復飛成功,中國航天才走出至暗時刻。這時,距離上次失利已經過去了908天。
由於長征五號出現了問題,很多航天夢想被迫推遲,包括嫦娥五號月球取土任務,以及中國的空調建站建設、螢火二號火星探測器、大型巡天望遠鏡等,都被推遲1~2年。
自復飛以來,長征五號家族已經成功進行了四次發射,都圓滿成功,這一次也是勢在必得,因為央視要進行直播,沒有100%的把握不會這麼高調。
不過,過程還是有點嚇人,一是發射時間從十點多推遲到了11點多;二是眼看臨近倒計時兩分鐘的時候,程序突然暫停,當時心裏慌的一筆。
起火那一刻有點心花怒放,但心還是一直懸着,生怕出什麼岔子,知道成功入軌之後,指揮中心的航天工作者歡呼起來,我一顆懸着的心才算是回到了雜碎裏。
(二)中國的空間站,開啓航天新時代
接下來,我們來聊聊正主——天和一號空間站核心艙。天和核心艙,重達22.5噸,容積更是達到了50立方米,是我國目前發射的最大尺寸的載荷,也是我國目前發射的最多功能的航天器。
天和號分為三部分,分別是:節點艙、生活控制艙和資源艙。按照腰身粗細,可分為小柱段和大柱段。小柱段直徑2.8米,大柱段直徑4.2米(受限於整流罩尺寸)。


節點艙之所以叫節點艙,是因為上下左右前後共有五個對接口,將來可以對接問天號實驗艙、夢天號實驗艙,以及對接神舟系列宇宙飛船,剩下兩個接口備用。

後來,載人航天工程指揮部決定再增加一個巡天號光學艙,向上可以遙望深空,功能類似於哈勃太空望遠鏡;向下可以對地觀測,觀察地球上正在發生的一切,包括(你懂得)。
由此可見,天和核心艙正如其名,是整個空間站的核心。尤其是節點艙,是連接各個功能艙室的樞紐,也留有航天員出艙活動的出口。
在核心艙,還有一條長達10.2米的機械臂,有七個自由度,就是為了將來拼樂高方便,可以完成各種高難度動作,將來可輔助對接、艙段轉移、載荷安裝,還能幫助航天員出艙活動。

生活控制艙,顧名思義就是航天員生活和工作的區域,也是整個空間站的指揮控制中心。這裏有廚房、衞生間和健身房,也有科學儀器、通信設備、計算機系統和生命支持系統。
天和號核心艙的生活控制艙,可以提供三名航天員生活。為什麼是三個?因為我國神舟系列載人飛船最多搭載3人,也成功驗證了3次。
畢竟,無論是空間站還是飛船,發射成本跟重量有關,空間和資源都是寸土寸金,航天員的人數並不是越多越好。另外,不知道是不是怕四個一起上去打麻將。
不過,隨着將來其他艙室逐漸對接上來之後,空間站的空間將會更大,可容納更多的航天員同時生活工作,別説打麻將,夠級都沒問題,一切看工作需要。
説到資源,那就得説資源艙,資源艙尾部有個對接口,這裏是航天員取外賣的地方。貨運飛船把地球來的外賣(燃料、生活物資、科學儀器等)直接送入資源艙。
天和號核心艙的發射成功,是中國航天史上的里程碑事件,是邁向航天大國重要的一步。中國航天從此正式進入了空間時代。
(三)美蘇太空爭霸,航天科技大爆發
空間站,是人類離開地球生活的起始點,是觀察宇宙瞭解宇宙的實驗室,更是探索未來太空移民的實驗場。
二戰以後,美蘇兩國為了證明各自制度的優越性,為了彰顯自身國力,也為了爭當人類之光,展開了一場你追我趕的太空競賽。
這一輪競賽第一回合,是看誰先發射衞星。1955年,美國總統艾森豪威爾做出了發射衞星的決定,而且要爭當人類第一。
然而萬萬沒想到,蘇聯捷足先登。1957年10月4日,蘇聯用一枚R7運載火箭,將人類第一顆人造地球衞星送入了太空。
這一事件在西方引起了軒然大波,美國的媒體開始大肆渲染蘇聯的威脅,美國的老百姓感到了十分失望和氣憤,被認為是一起太空珍珠港事件。
美國總統艾森豪威爾也是身經百戰了,對蘇聯衞星嗤之以鼻,但是國內輿論給他帶來了巨大壓力,為了選票他也不得不採取措施回應蘇聯的挑戰。
美國國防部壓力很大,讓航天團隊加班加點,只希望能早日發射衞星,以平息蘇聯第一個成功發射衞星的不利影響,別説還真搶了個人類第一。
1957年12月6日,美國要通過“先鋒”號火箭發射美國第一顆人造衞星,為了鼓舞士氣還通過電視全球直播。
結果火箭點火後一秒鐘,就一頭栽倒在了發射台。美國搶到了人類第一次衞星發射失敗。星箭爆炸的畫面,通過電視傳遍了全世界,給很多人留下了陰影。
失敗的原因很簡單,受了蘇聯刺激之後,美國開始政治掛帥,不僅讓外行領導內行,干涉工程決策,還排擠火箭專家、太空探索先驅馮·布勞恩(美國希望第一顆衞星出自純美國人之手)。
“先鋒”號失敗後,美國政府又不得不請馮·布勞恩出山,繼續負責衞星的發射任務。1958年1月31日,美國也發射了第一顆人造衞星。
然而這顆衞星遭到了赫魯曉夫的嘲笑,因為這顆衞星個頭小,重量輕,不及蘇聯衞星的十分之一。赫魯曉夫調侃説,美國需要發射許多橘子大小的衞星,才能追上蘇聯。
不管咋説,第一輪太空競賽蘇聯完勝,美國完敗。不過緊接着,又開始了第二回合——看誰先把人類送上太空。
蘇聯的載人航天計劃叫做東方計劃,美國的叫水星計劃。雖然這兩個計劃都是絕密,但美蘇都知道對方正在搶時間,所以競爭極為激烈。
1961年4月12日,蘇聯的加加林乘坐東方1號順利升空,成為人類第一個到達太空的宇航員,被譽為宇宙哥倫布。
僅僅23天后,美國宇航員艾倫·謝潑德乘坐自由7號進入了太空。但是第二畢竟是第二,第二回合美國又輸了。
在加加林進入太空後的第二天,美國報刊上曾出現了一幅漫畫——樂滋滋的蘇聯領導人赫魯曉夫拍着一艘籃球大小的宇宙飛船,從狼狽不堪的美國總統肯尼迪頭上跳過……
這傷了肯尼迪的自尊了。怎樣與蘇聯人一決高低?怎樣在太空競賽中反敗為勝?怎樣才能戰勝蘇聯?肯尼迪十分焦急。
美國宇航局提出一個能與蘇聯人一決高下的太空競賽方案:美國只有一個機會可以奪得第一,那就是——登上月球,這就是第三回合的競賽。
美國的登月計劃,就是著名的“阿波羅”載人登月計劃。為了按時實現登月目標,美國投入了250億美元,先後有120所大學、20000家公司、40多萬人參加了這項龐大的工程。
1969年7月16日9時32分,“土星5”號運載火箭搭載“阿波羅11號點火升空。經過四晝夜緊張的飛行後,阿波羅11號飛船飛到了月球的預定着陸點上空。

當阿姆斯特朗扒着登月艙的梯子,懷着激動的心情,氣勢恢宏地發出了登月名言:“這是個人的一小步,卻是人類的一大步!”
位於休斯敦的約翰遜航天中心的大廳裏一片沸騰,10億觀眾、整個世界都掀起了歡呼的浪潮。在第3輪太空爭霸賽中,美國終於勝利了,挽回了顏面。
蘇聯也有龐大的登月計劃,並且還試圖搶在阿波羅11號之前,號稱月球上的斯大林格勒保衞戰,可惜的是,蘇聯在探月行動中事故不斷。
但是蘇聯還是打算孤注一擲,搶搶美國的風頭。蘇聯的登月火箭叫做N1火箭,對標美國土星5號,重2788噸,高105米,直徑17米,近地軌道運載能力95噸。
可惜了,阿波羅11號發射前5個月, N1火箭發射升空,然而不久之後就發生了停機,並墜落在哈薩克斯坦的草原上,然後發生了大爆炸,巨大的衝擊波震碎了幾十公里以內的玻璃窗。
6月蘇聯首顆月球採樣探測器再次發射失敗,眼看着7月美國就要載人登月了,蘇聯只能把最後的希望寄託在第二枚N1火箭上了。
7月3日,蘇聯也開始了最後一搏,第二枚N1火箭點火起飛。然而起飛不久,火箭就失去了動力,直接墜落在了發射台上,巨大的蘑菇雲騰空而起,並伴隨着一道耀眼的白光,金屬瞬間融化成了液體……
根據測算,這枚火箭爆炸,相當於一次小型核彈試驗,爆炸引起的地震波連美國都測到了。最終整個火箭發射平台被夷為平地,蘇聯登月的希望已經徹底化為了泡影。
這給蘇聯的登月行動帶來了毀滅性的打擊,徹底摧毀了火箭發射台,把整個發射場夷為平地,帶走了150多名科研工作人員,更摧毀了蘇聯人的自信心。
1971年和1972年,N1火箭又進行了數次試驗,但全部失敗。蘇聯無奈的放棄了這個計劃,眼睜睜看着美國人將星條旗插上月球,這一輪太空競賽蘇聯慘敗。
由於在搶奪月球“沙發”中完敗,勃列日涅夫勃然大怒,要求儘快消除美國登月成功的影響。當時的思路主要有三條。
第一,探月計劃繼續進行,爭取早日搶到板凳,爭取比阿波羅的氣勢更大;第二,進行行星探測,比美國跑得更遠;第三,啓動被登月競賽耽誤的空間站項目。
由於航天活動不再受美國登月的影響,蘇聯的航天人有一種如釋重負的感覺,政治壓力小了,輕裝上陣,竟然表現的非常神勇。
1969年8月8日,他們又向月球發射了“探測器7號”,整個飛行試驗非常成功,並拍下了月球背面的照片。
1970年7月17日,蘇聯發射了金星7號探測器,首次成功實現在金星表面軟着陸,並第一次測了金星的體温475℃,血壓(氣壓)為75~105個大氣壓。
兩次航天活動的成功,讓蘇聯航天一定程度走出了失敗的夢魘,為下一個階段的競賽開了一個好頭,也就是空間站的競賽。
1970年蘇聯解決了空間對接技術,1971年4月19日,蘇聯再次搶在了美國前頭,發射了人類第一個空間站——禮炮1號。

在1971-1982年期間,蘇聯共計發射了9個重達18-20噸的空間站,其中7個取得成功,技術上分為兩代。

第一代為實驗飛行器性質,僅有一個對接口,意味着一次僅能對接一艘飛船,我國的天宮一號和二號也是類似功能。
第二代為長期駐留空間站,此時已經帶有兩個對接口,可一次對接兩艘飛船。其中,其中三個軍用的禮炮空間站還進行了秘密的武器試驗。
比如蘇聯在禮炮三號上安裝了圖22轟炸機自衞航炮作為攻擊武器,由於無法解決武器發射時的後坐力導致的旋轉而被迫放棄。
在前兩代禮炮號空間站的基礎上,蘇聯還逐漸研發出了第三代空間站——和平號空間站,這個就跟我們的天宮號空間站有點像了,多個艙室拼樂高。
和平號空間站1976年正式立項,核心艙1986年2月20日發射成功,1996年4月26日所有艙室組裝完成,總長87米,總重123噸,有效容積470立方米。

它是在太空工作時間最長、超期服役時間最長、工作效率最高、接待各國宇航員最多的太空站,俄羅斯宇航員波利亞科夫創造了單人連續在太空飛行438天的最高紀錄。
2001年,已經超期服役5年的和平號空間站,由於部件老化,且維修經費嚴重缺乏,最終俄羅斯政府決定將其墜毀。
不管咋説,美蘇太空爭霸的第四回合,也就是空間站探索方面,蘇聯是勝過美國的。不過這一回合還沒結束,蘇聯已經不復存在了。
(四)國際合作典範,中國卻無奈缺席
蘇聯不復存在之後,兩極格局瓦解,加上太空活動極其燒錢,美國和俄羅斯個航天大國,一拍即合,將二者的空間站方案合二為一,還可以拉上其他國家買單,這就是國際空間站。
國際空間站(ISS)是有史以來規模最大、耗時最長且涉及國家最多的空間國際合作項目,它採用桁架結構,使得整個空間站的結構更大、功能更加複雜,是第四代空間站。

國際空間站1998年開始建設,2010年完成了建造,原計劃服役到了2015年,目前已經兩次延期,分別延期至2020年和2024年。
現在的國際空間站非常尷尬,性能和設備已經嚴重老化,故障頻發,每年的維護成本高達50億美元,所以俄羅斯都不想玩了,宣佈要退出。
美國也很糾結,這個國際空間站已經投入2000億美元了,雖然設備老化,扔了確實有點可惜,另建新的也力不從心,所以企圖通過商業化來募集資金。
如果俄羅斯退出,其他國家又不願意接盤,美國也不願意自掏腰包給國際空間站續命,那麼尷尬的一幕就來了,太空中只剩下了中國的空間站。

(五)曾孤獨的中國,仍將孤獨於太空
需要注意的是,國際空間站的16個參與國中,並沒有中國。為什麼?因為美歐在敏感技術上是一直提防中國的。
1989年以後,歐美曾經通過了一項決議,對中國實行武器禁運,實際上在具體操作的時候,歐美國家將許多高科技的民用產品也禁了,航天技術當然也包括在內。
1993年,美國主導的國際空間站項目啓動時,曾有國家提議讓中國參與進來,但是遭到了美國方面的拒絕,理由是中國在空間站研究技術有軍事用途。
所以中國也就沒有主動申請(已經側面摸底)。申請了被拒絕和自己沒申請,是不一樣的。明知會被拒絕,還厚着臉皮去申請那是自取其乳。
在上世紀90年代,中國成功為巴基斯坦、澳大利亞、瑞典、美國、菲律賓、巴西等國家成功地發射了27枚商業衞星,賺了不少外快。
1999年,美國國會發表《考克斯報告》,禁止包含一切美國元器件的衞星由中國火箭發射,中國被迫停止國際商業衞星發射服務(很多衞星都含有美國芯片啊)。
2011年4月下旬,在美國國會批准通過的撥款法案中,由於沃爾夫等人的堅持,增添了禁止美國同中國進行太空合作的兩條:
美國宇航局和白宮科技辦公室“不得使用聯邦資金同中國或中國所屬公司就太空項目進行任何方式的合作或協調”;“禁止宇航局接待任何來自中國官方的訪問人員”。
2013年10月,美國依據沃爾夫條款,拒絕了6名中國科學家(包括在美工作的中國科學家)參加一個在美國舉辦的天文學術會議。
2019年10月21日,在第70屆國際宇航大會開幕當天的第一場全會活動,本來安排了中國國家航天局副局長吳豔華發表演講,結果人並沒有走上講台,因為中國代表團被拒簽了。
所以,在國際空間站上,沒有中國的宇航員和科學家參與,中國是孤獨的。可是現在,中國還是孤獨的,因為中國雖然上來了,但他們卻要下來了!
不久的將來,國際空間站就要退役,無論是2024年還是苟延殘喘到2028年,屆時很可能中國的空間站,將成為世界唯一。
其實叫中國的空間站也是不準確的,應該叫中國國際空間站,或者叫中國人類命運共同體空間站,因為中國的空間站是開放的,接受小夥伴們的申請。
目前已經有27個國家申請加入中國的人類命運共同體空間站,但經過層層審核之後,只有18個國家獲得了我國的批准。
值得注意的是,美國也寫了申請,但是遭到了拒絕,理由是美國申報的項目在科學層面和技術上並沒有達到標準。世道好輪迴,蒼天饒過誰。
在國際空間站的問題上,中國曾經很孤獨,將來也會很孤獨,孤獨求敗的孤獨。沒辦法,因為我們的征途是星辰大海。
