人类首次太空行走为何如此惊心动魄?
上世纪五六十年代,前苏联和美国开展了激烈的太空竞赛,竞赛的核心内容就是第一个将人类送上月球。在这个过程中,需要解决载人航天的三大技术,也就是天地往返技术、交会对接技术和舱外活动技术。
1964年10月12日,“上升-1”号宇宙飞船发射升空,球形乘员舱直径与“东方”号飞船大体相同,改进之处是提高了舱体的密封性和可靠性。为了能容纳三名航天员,“上升”号飞船去掉了弹射座椅,换上了三个带有减震器的座椅,但即使这样,三位宇航员身着航天服也挤不进去,为此把航天服改成了普通的飞行服。
但是,采用普通飞行服也在后来付出了代价。1971年,“联盟-11”号宇宙飞船就是因为座舱失压,三名宇航员没有穿太空服导致他们在飞行中死亡。
1965年3月18日,“上升-2”号载着两名航天员——列昂诺夫和贝里亚耶夫,又完成了一次史无前例的创举:太空行走。太空行走是由列昂诺夫完成的,他通过气闸舱进入太空,靠一根5米长的绳子与飞船连在一起。返回飞船时,由于航天服在真空中膨胀起来,列昂诺夫怎么也无法通过舱口,经过了8分钟的挣扎他才回到飞船中。
太空行走又称为出舱活动,是载人航天的一项关键技术,是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。要实现太空行走这一目标,需要诸多的特殊技术保障。
苏联人列昂诺夫完成历史性的太空行走三个月后,1965年6月3日,美国宇航员爱德华-怀特也实现了太空行走这一壮举,保护他的是一根8米长的绳子。怀特还在氧气推进剂的帮助下,做了单足旋转,此次太空行走持续了创纪录的23分钟。
除了舱外行走技术以外,交会对接技术则是由美国首先实现的。交会对接是指两个航天器,如宇宙飞船、航天飞机等在太空轨道上交会对接,合并成在结构上连成一体的航天器的过程。
1966年3月16日,美国航天员乘坐“双子星座-8”号飞船,手动操作交会过程,与无人“阿金纳”目标飞行器对接,实现了两个航天器之间的首次交会对接。
当然这个过程非常危险,在交会对接以后,整个飞行器出现了旋转,并且速度越来越快,甚至两位宇航员就要失去意识。这个时候,阿姆斯特朗非常沉着,他利用本用于返回地球的推进剂阻止了飞船的旋转,控制了整个飞行器。
而后,美国的“双子星座”飞船也进行了多次的交会对接,实现了人类对交会技术的熟练掌握。虽说前苏联率先掌握了人类进入太空的天地往返技术,率先进行了人类的首次出舱活动技术,但是实际上,美国的“双子星座”飞船通过“双子星座-3”号到“双子星座-12”号,这10次的载人飞行进行的多次舱外活动和交会对接,使美国在真正的技术实力和技术能力上甩开了前苏联,这也是后来美国在整个登月竞赛中取得成功、击败前苏联非常重要的原因。
双子星座号系列飞船是美国的第二代载人飞船,总共进行了12次飞行试验,其中2次无人飞行和10次载人飞行。水星号飞船计划始于1961年11月,结束于1966年11月,历时5年。双子星座计划共耗资12834亿美元,其中飞船为7974亿美元,占总费用的62%;运载火箭为4098亿美元,占总费用的3193%;支援设施为0762亿美元(其中用于改造全球通讯设备为5600万美元),占总费用的594%。双子星座计划主要是为阿波罗载人登月计划提供飞行经验、准备各种技术条件。
40年前的
,从1970年4月13日到4月17日的几天里,整个世界都在看着美国国家航空航天局的飞行主任吉恩·克兰兹带领一个团队昼夜不停地营救阿波罗13号的宇航员吉姆·洛维尔、杰克·斯威格特和弗雷德·海斯。一个氧气罐的爆炸使登月飞船部分瘫痪,美国航天局的任务是把三人安全带回地球。
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听馆长玛格丽特韦特坎普的一个简短的演讲,讲述吉恩克兰兹在美国航天局的职业生涯,以及他的马甲是如何在史密森学会的视频结束的:吉恩克兰兹马甲背后的故事
相关内容一个罕见的小马快车文物今天,克兰兹的五个纽扣的灰白色背心(观众在**版《危机》中看过艾德·哈里斯扮演克兰兹的人都很熟悉)在史密森国家航空航天博物馆占据了一席之地。“克兰兹”“克兰兹”的妻子玛尔塔创造了这件衣服,将建立一个任务控制的传统。1962年,当克兰兹一家搬进休斯顿一个由其他太空计划家庭居住的社区时,她回忆道:“所有的妻子都缝好了,我开始为吉恩做背心。”。“吉恩希望他的团队能够团结起来,有某种象征意义。我建议穿一件背心。“她补充说,这件衣服的颜色没有选择余地:“有三个任务控制小组,分别是红、白和蓝,吉恩的是白队,所以他的背心总是白色的。”(玛尔塔·克兰兹还为丈夫制作了彩色背心,以便在庆祝溅落时穿上。)。然而,在阿波罗13号的圆满结束时,浮雕代替了庆典;白色的马甲继续穿着。)
“我在双子座4号的时候就开始穿马甲了,这是一个立竿见影的打击,”克兰兹回忆说。“从那时起,我在每一次任务的第一次换班时都穿上了一件新背心。”最终,据NASM馆长玛格丽特·韦特坎普(Margaret Weitekamp)说,克兰兹的阿波罗13号背心不仅会鼓舞他的团队的士气,而且会成为“比这更伟大的东西的象征”——克兰兹自传的标题概括了这种能干的精神,失败不是一个选项。
对于1995年的**,制片厂决定制作一个精确的复制品。但这项任务比阿波罗13号的服装设计师预期的要复杂得多。玛尔塔·克兰兹曾经使用过罗缎,一种由丝绸、缎子或棉花制成的细密织物,在20世纪50年代特别流行。“当我告诉(**人)它是由什么制成的时候,”玛尔塔回忆说,“我想他们不知道我在说什么。”很快,有29条样品织物寄到了她的邮件中,但可以说,没有一条是正确的。然后,她补充道,“有人在一个**仓库里发现了白色的罗缎。”
克兰兹继续担任阿波罗17号(1972年12月7日至19日)的飞行指导,这是登月系列的最后一次任务,然后担任美国宇航局任务操作的副主任和主任。他于1994年从美国宇航局退休。但这并没有免除玛尔塔·克兰兹的特殊责任。“我从来没有机会停下来,”她说。“吉恩成为了一位鼓舞人心的演讲者,当他发表演讲时,人们希望他穿上白色背心。”
“KDSP”唯一的区别,她轻声笑着补充道,“就是配置不断变化。”“KDSP”Owen Edwards是一位自由撰稿人,也是《优雅解决方案》一书的作者。
吉恩·克兰兹的五个按钮,在史密森国家航空航天博物馆,米白色的马甲是一件值得骄傲的东西。(埃里克朗/纳斯姆,西西里岛)克兰兹(穿着背心,阿波罗13号安全降落)坚信“作为一个团队,我们足够聪明。。。为了摆脱任何问题。(美联社)演员艾德·哈里斯在**版《阿波罗13号危机》中扮演吉恩·克兰兹的角色。(埃弗雷特收藏)
神舟飞船是中国自行研制,具有完全自主知识产权,达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。神舟号飞船是采用三舱一段,即由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成,由13个分系统组成。神舟号飞船与国外第三代飞船相比,具有起点高、具备留轨利用能力等特点。接下来我们一起来回顾神舟1~13全系列的精彩瞬间:
神舟一号,简称“神一”,是中国载人航天工程发射的第一艘飞船,也是中华人民共和国载人航天计划中发射的第一艘无人试验飞船。
神舟一号飞船于北京时间1999年11月20日凌晨6点在酒泉卫星发射中心发射升空,于北京时间1999年11月21日凌晨3点41分顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场,在太空中共飞行了21个小时。
神舟二号,简称“神二”,是中国载人航天工程发射的第二艘飞船,也是中国第一艘正样无人飞船。
神舟二号飞船于北京时间2001年1月10日1时0分3秒在酒泉卫星发射中心发射升空,于2001年1月16日19时22分在内蒙古中部地区成功着陆,在太空飞行了6天零18小时/108圈。
神舟三号,简称“神三”,是中国载人航天工程发射的第三艘飞船,为一艘正样无人飞船。
神舟三号飞船于北京时间2002年3月25号晚上10时15分在酒泉卫星发射中心发射升空,于北京时间2002年4月1日下午4时顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场。
神舟四号,简称“神四”,是中国载人航天工程发射的第四艘飞船。
神舟四号飞船于北京时间2002年12月30日0时40分在酒泉卫星发射中心发射升空,于北京时间2003年1月5日19时16分顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场,在太空中共飞行了6天零18小时。
神舟五号,简称“神五”,是中国载人航天工程发射的第五艘飞船,也是中华人民共和国发射的第一艘载人航天飞船。
神舟五号飞船搭载航天员杨利伟于北京时间2003年10月15日9时整在酒泉卫星发射中心发射,在轨运行14圈,历时21小时23分,其返回舱于北京时间2003年10月16日6时23分返回内蒙古主着陆场,其轨道舱留轨运行半年。
神舟六号,简称“神六”,为中国载人航天工程发射的第六艘飞船,是中国的第二次载人航天飞行任务、人类世界上第243次太空飞行,也是中国“三步走”空间发展战略的第二阶段。
神舟六号于2005年10月12日发射升空,进入预定轨道;于2005年10月17日返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆,完成了“多人多天”航天飞行的任务。
神舟七号,简称“神七”,为中国载人航天工程发射的第七艘飞船,是中国的第三次载人航天飞行任务,也是中国“三步走”空间发展战略的第二阶段。
神舟七号于2008年9月25日发射升空,进入预定轨道;于2008年9月27日进行出舱活动,完成中国人首次太空行走;于2008年9月28日进入返回程序,返回舱安全着陆于内蒙古预定区域,完成载人航天飞行任务。
神舟八号,简称“神八”,为中国载人航天工程发射的第八艘飞船,是中国首次进行交会对接航天飞行任务,也是中国“三步走”空间发展战略中建造空间站的重要前提。
2011年11月1日神舟八号飞船发射升空,进入预定轨道;于2011年11月3日与天宫一号完成刚性连接,形成了组合体;于2011年11月17日返回舱降落于内蒙古中部地区的主着陆场区,完成对接任务。
神舟九号,简称“神九”,为中国载人航天工程发射的第九艘飞船,是中国的第四次载人航天飞行任务,也是中国首次载人交会对接任务。
神舟九号于2012年6月16日发射升空,进入预定轨道;于2012年6月18日与天宫一号完成自动交会对接工作,建立刚性连接,形成组合体;于2012年6月29日返回舱在内蒙古主着陆场安全着陆,完成与天宫一号载人交会对接任务。
神舟十号,简称“神十”,是中国载人航天工程发射的第十艘飞船,也是中国的第五次载人航天飞行任务。
神舟十号于2013年6月11日发射升空,并进入预定轨道;于2013年6月23日与天宫一号目标飞行器实现手控交会对接,两飞行器建立刚性连接,形成组合体;于2013年6月26日在内蒙古主着陆场安全着陆,完成飞行任务。
神舟十一号,简称“神十一”,为中国载人航天工程发射的第十一艘飞船,是中国第六次载人飞行任务,也是创造中国载人航天在轨飞行时间的新纪录的重要里程碑。
神舟十一号于2016年10月17日发射升空,进入预定轨道;于2016年10月19日与天宫二号实现自动交会对接工作,形成组合体;于2016年11月18日进入返回程序,返回舱降落主着陆场,完成载人任务。
神舟十二号,简称“神十二”,为中国载人航天工程发射的第十二艘飞船,是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务,也是空间站阶段首次载人飞行任务。
北京时间2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。此后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。
神舟十三号,简称“神十三”,为中国载人航天工程发射的第十三艘飞船,是中国空间站关键技术验证阶段第六次飞行,也是该阶段最后一次飞行任务,按照计划部署,神舟十三号航天员乘组在轨驻留六个月。
2021年10月14日,经空间站阶段飞行任务总指挥部研究决定,瞄准北京时间10月16日0时23分发射神舟十三号载人飞船,飞行乘组由航天员翟志刚、王亚平和叶光富组成,翟志刚担任指令长。10月15日21时40分,神舟十三号载人飞行任务航天员乘组出征仪式,在酒泉卫星发射中心问天阁广场举行。
2021年10月16日0时23分,神舟十三号载人飞船点火升空。神舟十三号载人飞船发射取得圆满成功,飞行乘组状态良好。天和核心舱和天舟二号、天舟三号组合体已进入对接轨道,满足与神舟十三号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。
“水星”号飞船
“水星”计划是美国1958年开始实施的第一个载人航天计划。鉴于当时与前苏联竞争的紧迫形势,该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果,以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。
“水星”号飞船计划的主要目的是把载1名航天员的飞船送入地球轨道,绕地球飞行几圈后安全返回地面。“水星”飞船计划始于1958年10月,结束于1963年5月。“水星”号飞船由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成,共进行了25次飞行试验,其中6次载人。在经过了17次不载人飞行试验后,美国才于1961年5月5日进行了首次载人亚轨道飞行。载人亚轨道飞行试验成功后,美国于1962年2月20日进行了首次载人轨道飞行,绕地球3圈,飞行4小时55分钟后返回地面。
美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船,也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了前苏联,突出表现为载人上天的时间落后于前苏联,航天运载能力也处于劣势。
“双子星座”号飞船
继用“水星”号飞船完成了首次载人航天发射后,美国又开发了“双子星座”飞船,作为从“水星”到“阿波罗”计划之间的过渡。其主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。该计划历时5年,完成了10次环地轨道载人飞行,每次2人,共花费128亿美元。“双子星座”号飞船计划是为“阿波罗”号飞船计划提供飞行经验,准备各种技术条件,提供经过训练并富有实际飞行经验的航天员。“双子星座”号飞船计划始于1961年11月,结束于1966年11月。这期间共进行了12次飞行试验,其中2次不载人,10次载人。”双子星座“号飞船由再入舱和连接舱组成,其飞行试验重点解决了轨道交会、对接、航天员出舱活动和机动飞行变轨等技术问题。
“阿波罗”号飞船
经美国航宇局和冯·布劳恩等火箭专家论证,提出美国在20世纪60年代经过努力能够达到而又刚好超出前苏联的目标是载人登月。于是,美国总统肯尼迪于1961年5月25日宣布了“阿波罗”载人登月计划。
“阿波罗”号飞船由指挥舱、服务舱和登月舱组成。1969年7月16日,美国使用“土星”5号运载火箭将载有3名航天员的“阿波罗”11号飞船送入空间,7月21日飞船抵达月球,美国航天员阿姆斯特朗实现了人类登月的梦想。
美国为实施“阿波罗”计划还研制了“徘徊者”、“勘测者”、“月球轨道环行器”无人月球探测器、土星族重型运载火箭,以及由逃逸系统、指令舱、服务舱和登月舱组成的阿波罗飞船,这些工作为1969年把人送上月球奠定了坚实的技术基础。
“阿波罗”登月计划于1961年5月23日起开始实施,直至1972年12月结束。期间共进行了17次飞行试验,其中“阿波罗”1号至“阿波罗”6号为无人亚轨道与地球轨道飞行;“阿波罗”7号为载人地球轨道飞行;“阿波罗”8号和9号为载人月球轨道飞行、“阿波罗”11号至“阿波罗”17号为载人登月飞行(只有“阿波罗”13号失败)。“阿波罗”计划共花费240亿美元,先后完成6次登月飞行,把12人送上月球并安全返回地面。它不仅实现了美国赶超前苏联的政治目的,同时也带动了美国科学技术特别是推进、制导、结构材料、电子学和管理科学的发展。但是“阿波罗”计划耗资太大,几乎占用了航宇局20世纪60年代全部经费的3/5,严重影响了美国空间科学和空间应用领域的发展,迫使美国重新考虑下一步的航天目标。
“天空实验室”计划
在得知前苏联的“礼炮”1号空间站升空后,美国赶紧利用“阿波罗”计划剩余的土星运载火箭和载人飞船作为运输系统以及积累的技术成果,将“土星”5号运载火箭的末级改装成了美国第一个试验性空间站“天空实验室”。故此,“天空实验室”又称“阿波罗”应用计划。
1973年5月15日,“天空实验室”发射升空,开展试验性空间站活动,该空间站重82吨,长36米,容积316米3。该计划至1974年2月结束,耗资25亿美元,共完成3次载人活动。先后有9名航天员每批3人在此空间站上工作了18、59、84天,进行了天文观测、地球资源勘查、生物医学和材料加工等270项试验,突出显示了人在空间长期生活和从事检查、维修、排除故障和进行科研工作的能力。美国认为只是利用“阿波罗“计划的剩余材料便研制出了空间站,在技术上没有什么难度,同时也没有意识到空间站的潜在价值,加之美国认为研制兼具运载火箭和载人飞船性能的可重复使用的航天飞机更具潜力,至此美国转向了航天飞机的研制。直至20世纪80年代才重新提出研制“自由“号永久性载人空间站。
航天飞机
航天飞机是可重复使用的航天器,用于进入地球轨道,在地球与轨道航天器之间运送人员和物资,是人类首次研制的可重复使用往返于天地之间的运输系统。航天飞机还可用于在空间释放与维修人造卫星和空间探测器、地球资源勘探和环境监测、空间加工和科学试验、建造空间结构等方面。航天飞机是一种具有重要民用与军用价值的多用途航天器,它的出现是美国航天技术发展的一次飞跃。实现了航天运载器由一次使用向部分重复使用的过渡。
航天飞机由三部分组成,包括可重复使用100次的轨道器;一次性使用的外挂燃料箱;两个可回收的重复使用20次的固体火箭助推器。美国共制造了6架航天飞机,分别是“企业”号、“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰蒂斯”号和“奋进”号。其中“挑战者”号航天飞机在1986年1月28日的发射中爆炸,7名航天员全部遇难。
国际空间站
20世纪80年代初,为了迎接21世纪空间产业化和军事化的挑战,美国开始酝酿建造空间站。其主要目的是继续保持美国空间领先地位,推进空间产业开发,并为未来建立永久性月球基地和进行载人行星探索做准备。1984年1月25日,美国总统里根下令正式研制大型永久载人空间站,要求美国航宇局在10年内完成,耗资80亿美元,并邀请加拿大、西欧及日本等盟国参加空间站的建设。1988年2月,美国政府依据对国内国际形势的研究又颁发了新的空间政策,正式确定了扩大载人航天活动、实施月球和火星载人飞行长远目标。最初通过的空间站设计方案采用动力塔式双龙骨结构,由4个压力舱、4个能源舱、2个后勤舱、移动式遥控服务中心和4个自由飞行平台及轨道转移飞行器组成,电源系统由先进的太阳能发射镜提供87千瓦的功率。经过若干次改进,到1995年,国际空间站总重量为430吨,主桁架长88米,居住舱的容积为1200米3,4个太阳电池阵宽110米,能提供110千瓦的电源功率,其中用户使用功率为46千瓦。其运行高度平均为397公里。
美国用“水星”号飞船完成了首次载人航天发射后,美国又开发了“双子星座”飞船,作为从“水星”到“阿波罗”计划之间的过渡。
其主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。该计划历时5年,完成了10次环地轨道载人飞行,每次2人,共花费128亿美元。“双子星座”号飞船计划是为“阿波罗”号飞船计划提供飞行经验,准备各种技术条件,提供经过训练并富有实际飞行经验的航天员。“双子星座”号飞船计划始于1961年11月,结束于1966年11月。这期间共进行了12次飞行试验,其中2次不载人,10次载人。"双子星座"号飞船由再入舱和连接舱组成,其飞行试验重点解决了轨道交会、对接、航天员出舱活动和机动飞行变轨等技术问题。
1965年3月23日,“双子星座3号”飞船进行了第一次载人太空飞行,航天员维吉尔·I·葛理森和约翰·W·杨完成了这次飞行,飞行中航天员启动推进器改变自己的轨道形状,实施了倾角的微小改变。两个月后,航天员詹姆士·A·麦克迪维特和爱德华·H·怀特乘坐“双子星座4号”进入太空飞行了5天,并且在绕轨道第三圈时,由怀特实现了美国人首次的太空行走,出舱时他身上连着一根管缆,利用一个手持的小型火箭来实现太空机动。
“双子星座”计划的一个重要任务是实现轨道会合和对接。1965年12月4日和12月15日“双子星座7号”和“双子星座6号”分别进入太空,实现了太空会合,在间距只有40米的情况下持续飞行了7个多小时,最近时只有03米。尔后“双子星座8号”和“双子星座9号”的飞行任务都是与“阿金纳”火箭实现对接,但都未能实现。
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