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我們的征途是星辰大海:中國空間站發(fā)射成功!將成為世界唯一。
   日期 2021-4-30 

我們的征途是星辰大海:中國空間站發(fā)射成功!將成為世界唯一。

原創(chuàng) 學(xué)爸蛋總  超級學(xué)爸

在國際空間站上,沒有中國的宇航員和科學(xué)家參與,中國是孤獨的。可是現(xiàn)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,屆時很可能中國的空間站,將成為世界唯一。在國際空間站的問題上,中國曾經(jīng)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。

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(fā)射成功

(二)中國的空間站,開啟航天新時代

(三)美蘇太空爭霸,航天科技大爆發(fā)

(四)國際合作典范,中國卻無奈缺席

(五)曾孤獨的中國,仍將孤獨于太空

(一)胖五不辱使命,天和號發(fā)射成功

我相信很多小伙伴跟我一樣,懷著一顆忐忑的心,收看了中國空間站天和號核心艙的成功發(fā)射,F(xiàn)在天和號已經(jīng)成功入軌,一顆懸著的心終于放下,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(fā)的新一代大推力火箭,在星辰大海的征途中,承擔(dān)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(zé)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(fā)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,于是這個任務(wù)就給了又粗又長的長征五號,號稱“胖五”,專干重體力活。

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(xiàn)役大推力火箭中名列第三,僅次于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(lǐng)先于俄羅斯的安加拉A5火箭(24噸)和質(zhì)子號火箭(23噸),也領(lǐng)先于美國的泰坦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(xiàn)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。

也就是說如果沒胖五,那么中國航天大推力火箭可能只能排在美、俄、歐、日之后,差不多要從三哥身上找優(yōu)越感了。

排名是次要的,關(guān)鍵是“星辰大!钡恼魍驹撛趺醋摺]有胖五,返回時月球探測無法實現(xiàn),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(zhí)行天和一號空間站核心艙任務(wù)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(fā)射,盡管載荷進入了預(yù)定軌道,但由于火箭二級發(fā)動機YF-75D提前關(guān)機導(dǎo)致飛行異常。

2017年7月2日,長征五號搭載實踐十八號衛(wèi)星執(zhí)行第二次發(fā)射任務(wù),結(jié)果五分鐘后芯一級的一臺發(fā)動機出現(xiàn)異常,導(dǎo)致箭毀星亡,教訓(xùn)十分慘痛。

這次發(fā)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(huán)節(jié)重新排查論證)。

直到2019年12月27日胖五復(fù)飛成功,中國航天才走出至暗時刻。這時,距離上次失利已經(jīng)過去了908天。

由于長征五號出現(xiàn)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(wù),以及中國的空調(diào)建站建設(shè)、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(fù)飛以來,長征五號家族已經(jīng)成功進行了四次發(fā)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%的把握不會這么高調(diào)。

不過,過程還是有點嚇人,一是發(fā)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,當時心里慌的一筆。

起火那一刻有點心花怒放,但心還是一直懸著,生怕出什么岔子,知道成功入軌之后,指揮中心的航天工作者歡呼起來,我一顆懸著的心才算是回到了雜碎里。

(二)中國的空間站,開啟航天新時代

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(fā)射的最大尺寸的載荷,也是我國目前發(fā)射的最多功能的航天器。

天和號分為三部分,分別是:節(jié)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(受限于整流罩尺寸)。

節(jié)點艙之所以叫節(jié)點艙,是因為上下左右前后共有五個對接口,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。

后來,載人航天工程指揮部決定再增加一個巡天號光學(xué)艙,向上可以遙望深空,功能類似于哈勃太空望遠鏡;向下可以對地觀測,觀察地球上正在發(fā)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(jié)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(zhuǎn)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(qū)域,也是整個空間站的指揮控制中心。這里有廚房、衛(wèi)生間和健身房,也有科學(xué)儀器、通信設(shè)備、計算機系統(tǒng)和生命支持系統(tǒng)。

天和號核心艙的生活控制艙,可以提供三名航天員生活。為什么是三個?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(fā)射成本跟重量有關(guān),空間和資源都是寸土寸金,航天員的人數(shù)并不是越多越好。另外,不知道是不是怕四個一起上去打麻將。

不過,隨著將來其他艙室逐漸對接上來之后,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,別說打麻將,夠級都沒問題,一切看工作需要。

說到資源,那就得說資源艙,資源艙尾部有個對接口,這里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(xué)儀器等)直接送入資源艙。

天和號核心艙的發(fā)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(fā)

空間站,是人類離開地球生活的起始點,是觀察宇宙了解宇宙的實驗室,更是探索未來太空移民的實驗場。

二戰(zhàn)以后,美蘇兩國為了證明各自制度的優(yōu)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(fā)射衛(wèi)星。1955年,美國總統(tǒng)艾森豪威爾做出了發(fā)射衛(wèi)星的決定,而且要爭當人類第一。

然而萬萬沒想到,蘇聯(lián)捷足先登。1957年10月4日,蘇聯(lián)用一枚R7運載火箭,將人類第一顆人造地球衛(wèi)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(lián)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(tǒng)艾森豪威爾也是身經(jīng)百戰(zhàn)了,對蘇聯(lián)衛(wèi)星嗤之以鼻,但是國內(nèi)輿論給他帶來了巨大壓力,為了選票他也不得不采取措施回應(yīng)蘇聯(lián)的挑戰(zhàn)。

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(fā)射衛(wèi)星,以平息蘇聯(lián)第一個成功發(fā)射衛(wèi)星的不利影響,別說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(fā)射美國第一顆人造衛(wèi)星,為了鼓舞士氣還通過電視全球直播。

結(jié)果火箭點火后一秒鐘,就一頭栽倒在了發(fā)射臺。美國搶到了人類第一次衛(wèi)星發(fā)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(lián)刺激之后,美國開始政治掛帥,不僅讓外行領(lǐng)導(dǎo)內(nèi)行,干涉工程決策,還排擠火箭專家、太空探索先驅(qū)馮·布勞恩(美國希望第一顆衛(wèi)星出自純美國人之手)。

“先鋒”號失敗后,美國政府又不得不請馮·布勞恩出山,繼續(xù)負責(zé)衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。1958年1月31日,美國也發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星。

然而這顆衛(wèi)星遭到了赫魯曉夫的嘲笑,因為這顆衛(wèi)星個頭小,重量輕,不及蘇聯(lián)衛(wèi)星的十分之一。赫魯曉夫調(diào)侃說,美國需要發(fā)射許多橘子大小的衛(wèi)星,才能追上蘇聯(lián)。

不管咋說,第一輪太空競賽蘇聯(lián)完勝,美國完敗。不過緊接著,又開始了第二回合——看誰先把人類送上太空。

蘇聯(lián)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(lián)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。

在加加林進入太空后的第二天,美國報刊上曾出現(xiàn)了一幅漫畫——樂滋滋的蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫拍著一艘籃球大小的宇宙飛船,從狼狽不堪的美國總統(tǒng)肯尼迪頭上跳過……

這傷了肯尼迪的自尊了。怎樣與蘇聯(lián)人一決高低?怎樣在太空競賽中反敗為勝?怎樣才能戰(zhàn)勝蘇聯(lián)?肯尼迪十分焦急。

美國宇航局提出一個能與蘇聯(lián)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(xiàn)登月目標,美國投入了250億美元,先后有120所大學(xué)、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(jīng)過四晝夜緊張的飛行后,阿波羅11號飛船飛到了月球的預(yù)定著陸點上空。

當阿姆斯特朗扒著登月艙的梯子,懷著激動的心情,氣勢恢宏地發(fā)出了登月名言:“這是個人的一小步,卻是人類的一大步!”

位于休斯敦的約翰遜航天中心的大廳里一片沸騰,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,美國終于勝利了,挽回了顏面。

蘇聯(lián)也有龐大的登月計劃,并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衛(wèi)戰(zhàn),可惜的是,蘇聯(lián)在探月行動中事故不斷。

但是蘇聯(lián)還是打算孤注一擲,搶搶美國的風(fēng)頭。蘇聯(lián)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(fā)射前5個月, N1火箭發(fā)射升空,然而不久之后就發(fā)生了停機,并墜落在哈薩克斯坦的草原上,然后發(fā)生了大爆炸,巨大的沖擊波震碎了幾十公里以內(nèi)的玻璃窗。

6月蘇聯(lián)首顆月球采樣探測器再次發(fā)射失敗,眼看著7月美國就要載人登月了,蘇聯(lián)只能把最后的希望寄托在第二枚N1火箭上了。

7月3日,蘇聯(lián)也開始了最后一搏,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(fā)射臺上,巨大的蘑菇云騰空而起,并伴隨著一道耀眼的白光,金屬瞬間融化成了液體……

根據(jù)測算,這枚火箭爆炸,相當于一次小型核彈試驗,爆炸引起的地震波連美國都測到了。最終整個火箭發(fā)射平臺被夷為平地,蘇聯(lián)登月的希望已經(jīng)徹底化為了泡影。

這給蘇聯(lián)的登月行動帶來了毀滅性的打擊,徹底摧毀了火箭發(fā)射臺,把整個發(fā)射場夷為平地,帶走了150多名科研工作人員,更摧毀了蘇聯(lián)人的自信心。

1971年和1972年,N1火箭又進行了數(shù)次試驗,但全部失敗。蘇聯(lián)無奈的放棄了這個計劃,眼睜睜看著美國人將星條旗插上月球,這一輪太空競賽蘇聯(lián)慘敗。

由于在搶奪月球“沙發(fā)”中完敗,勃列日涅夫勃然大怒,要求盡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(xù)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,啟動被登月競賽耽誤的空間站項目。

由于航天活動不再受美國登月的影響,蘇聯(lián)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(xiàn)的非常神勇。

1969年8月8日,他們又向月球發(fā)射了“探測器7號”,整個飛行試驗非常成功,并拍下了月球背面的照片。

1970年7月17日,蘇聯(lián)發(fā)射了金星7號探測器,首次成功實現(xiàn)在金星表面軟著陸,并第一次測了金星的體溫475℃,血壓(氣壓)為75~105個大氣壓。

兩次航天活動的成功,讓蘇聯(lián)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(lián)解決了空間對接技術(shù),1971年4月19日,蘇聯(lián)再次搶在了美國前頭,發(fā)射了人類第一個空間站——禮炮1號。

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

第一代為實驗飛行器性質(zhì),僅有一個對接口,意味著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(jīng)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(lián)在禮炮三號上安裝了圖22轟炸機自衛(wèi)航炮作為攻擊武器,由于無法解決武器發(fā)射時的后坐力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)而被迫放棄。

在前兩代禮炮號空間站的基礎(chǔ)上,蘇聯(lián)還逐漸研發(fā)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(fā)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(chuàng)造了單人連續(xù)在太空飛行438天的最高紀錄。

2001年,已經(jīng)超期服役5年的和平號空間站,由于部件老化,且維修經(jīng)費嚴重缺乏,最終俄羅斯政府決定將其墜毀。

不管咋說,美蘇太空爭霸的第四回合,也就是空間站探索方面,蘇聯(lián)是勝過美國的。不過這一回合還沒結(jié)束,蘇聯(lián)已經(jīng)不復(fù)存在了。

(四)國際合作典范,中國卻無奈缺席

蘇聯(lián)不復(fù)存在之后,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(guī)模最大、耗時最長且涉及國家最多的空間國際合作項目,它采用桁架結(jié)構(gòu),使得整個空間站的結(jié)構(gòu)更大、功能更加復(fù)雜,是第四代空間站。

國際空間站1998年開始建設(shè),2010年完成了建造,原計劃服役到了2015年,目前已經(jīng)兩次延期,分別延期至2020年和2024年。

現(xiàn)在的國際空間站非常尷尬,性能和設(shè)備已經(jīng)嚴重老化,故障頻發(fā),每年的維護成本高達50億美元,所以俄羅斯都不想玩了,宣布要退出。

美國也很糾結(jié),這個國際空間站已經(jīng)投入2000億美元了,雖然設(shè)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(yè)化來募集資金。

如果俄羅斯退出,其他國家又不愿意接盤,美國也不愿意自掏腰包給國際空間站續(xù)命,那么尷尬的一幕就來了,太空中只剩下了中國的空間站。

(五)曾孤獨的中國,仍將孤獨于太空

需要注意的是,國際空間站的16個參與國中,并沒有中國。為什么?因為美歐在敏感技術(shù)上是一直提防中國的。

1989年以后,歐美曾經(jīng)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(chǎn)品也禁了,航天技術(shù)當然也包括在內(nèi)。

1993年,美國主導(dǎo)的國際空間站項目啟動時,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(shù)有軍事用途。

所以中國也就沒有主動申請(已經(jīng)側(cè)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,還厚著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(fā)射了27枚商業(yè)衛(wèi)星,賺了不少外快。

1999年,美國國會發(fā)表《考克斯報告》,禁止包含一切美國元器件的衛(wèi)星由中國火箭發(fā)射,中國被迫停止國際商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)(很多衛(wèi)星都含有美國芯片啊)。

2011年4月下旬,在美國國會批準通過的撥款法案中,由于沃爾夫等人的堅持,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(lián)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(xié)調(diào)”;“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(jù)沃爾夫條款,拒絕了6名中國科學(xué)家(包括在美工作的中國科學(xué)家)參加一個在美國舉辦的天文學(xué)術(shù)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艷華發(fā)表演講,結(jié)果人并沒有走上講臺,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(xué)家參與,中國是孤獨的。可是現(xiàn)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年還是茍延殘喘到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(yīng)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,接受小伙伴們的申請。

目前已經(jīng)有27個國家申請加入中國的人類命運共同體空間站,但經(jīng)過層層審核之后,只有18個國家獲得了我國的批準。

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(xué)層面和技術(shù)上并沒有達到標準。世道好輪回,蒼天饒過誰。

在國際空間站的問題上,中國曾經(jīng)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。


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