蘇聯(lián)在同美國競爭登月失敗后,為了在下一輪的競賽中獲得主動,決定全力以赴發(fā)展空間站計劃,并希望成為19世紀(jì)驚天動地的壯舉。蘇聯(lián)于1971年4月19日,發(fā)射了世界上第一個空間站“禮炮1號”,之后又陸續(xù)發(fā)射了6個禮炮空間站,從它們的發(fā)展又可分為兩代:第一代有五個,即禮炮1至5號空間站;第二代有兩個,禮炮6至7號空間站。
1)第一代禮炮號空間站
由三大部分組成:過渡艙、工作艙和設(shè)備艙。過渡艙:一般長3米,直徑2米。在這艙體上裝有一些重要的儀器和設(shè)備,其中有用于天文物理學(xué)研究的獵戶星座望遠(yuǎn)鏡、人工與空間站對接時所使用的交會雷達(dá)定位光學(xué)瞄準(zhǔn)儀、外部電視攝像機(jī)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)備、隕石撞擊探測器儀表板、氫燃料泵和液體流星控制器等。艙外壁裝有對接停靠用的無線電設(shè)備的天線、姿態(tài)傳感器和指示燈等。工作艙:它由兩個直徑不同的圓柱體組成,中間由一個1.2米長的截錐體作為過渡通道將其連接起來。小直徑為2.9米,其艙體為第一工作艙;大直徑為4.15米,長為4.1米,其艙體稱為第二工作艙,總長為9米左右。第一工作艙內(nèi)能操縱空間站的主工作臺及控制站上系統(tǒng)工作的儀器。生命保障系統(tǒng)的控制板及空氣再生裝置也在此艙內(nèi),艙的左右側(cè)設(shè)有儀器設(shè)備架。在艙外下部安裝有傳感器陣列,其中包括垂直/水平傳感器、恒星傳感器、光學(xué)瞄準(zhǔn)儀和姿態(tài)傳感器等,還有三個太陽能電池板(禮炮一號只有兩個)。第二工作艙內(nèi)設(shè)有科學(xué)儀器艙,其內(nèi)裝有X射線望遠(yuǎn)鏡,空間站一共安裝七塊儀表面板,其中有四塊在此艙內(nèi)。還裝有導(dǎo)航/機(jī)動控制陀螺系統(tǒng)。這里設(shè)有食品冷藏柜、供水系統(tǒng)的水箱、兩個向艙外排除各種廢物用的氣閘室及在壁櫥內(nèi)的保健-衛(wèi)生包。上部設(shè)有睡眠袋。工作臺后側(cè)是“太空體育場”,裝有自行車側(cè)功器和跑步器。第一工作艙側(cè)壁外表面用作空間站溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)外回路的輻射散熱器(面積為31平方米),在此回路中循環(huán)著熱載體(工作溫度范圍為-70℃~+100℃的硅有機(jī)化合物)。第二工作艙側(cè)壁外面是防熱層,防熱層為真空隔熱層,再往里面才是工作艙結(jié)構(gòu)的承力密封殼。這種結(jié)構(gòu)能很好地防護(hù)微流星粒子對密閉工作艙的作用。設(shè)備艙:直徑為2.2米,長度為3.7米。這是非密封艙段,其內(nèi)裝有軌道修正發(fā)動機(jī)裝置及姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)組、離子傳感器。艙體外部安裝有交會雷達(dá)天線和一架電視攝像機(jī)。
2)第二代禮炮號空間站
在第一代基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),它也有過渡艙、工作艙和設(shè)備艙三大部分。過渡艙:直徑為2米,長度略有加長,為3.4米。包括一個標(biāo)準(zhǔn)的對接裝置和一個內(nèi)部隔板,隔板上具有一個通過聯(lián)盟號飛船至艙外活動(EVA)的通路。艙外活動的航天員可以利用禮炮號側(cè)面上專門設(shè)計的艙口進(jìn)入空間。工作艙:此處是航天員工作與生活的地方。由兩個長度分別為3.5米和4.5米,直徑分別為2.9米和4.15米的圓柱體組成,分別稱為第一、第二工作艙。其間由一個1.2米長的截錐體相連接??傞L度為9.5米。第二工作艙安裝有主要的科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。其中有空間站最大的科學(xué)儀器BST-1M亞毫米望遠(yuǎn)鏡和MKF-6M多光譜相機(jī)。設(shè)備艙:在第一代禮炮號空間站上,這個艙的長為3.7米,直徑為2.2米,并在尾部端面裝有一臺軌道修正發(fā)動機(jī)裝置,在艙體周圍還裝有姿態(tài)控制的推力器。而第二代禮炮號空間站上的這一部分是為了安裝第二個對接裝置,已經(jīng)完全做了重新設(shè)計。該艙的直徑擴(kuò)大到4.5米,長度卻縮短了2.2米。
3)技術(shù)改進(jìn):
第一代禮炮號空間站的工作壽命是由姿態(tài)控制推力器所攜帶的推進(jìn)劑量而決定的。為了延長禮炮號空間站的工作壽命,蘇聯(lián)對第二代禮炮號空間站的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)作了重大的改進(jìn)。不論是主發(fā)動機(jī)(兩個推力室在對接裝置兩側(cè)),還是姿態(tài)控制推力器(分四組呈“+”形排列在設(shè)備艙尾端四周),使用相同的燃燒劑和氧化劑,并由相同的推進(jìn)劑箱供應(yīng)。
在發(fā)射階段,第二代禮炮號空間站安裝的主要設(shè)備都采取了裝有覆蓋保護(hù)罩的措施。保護(hù)罩將過渡艙和第二工作艙整個的覆蓋上,即從直徑4.15米的工作艙一直到過渡艙前的對接裝置未端。而禮炮一號空間站的保護(hù)罩只覆蓋過渡艙。
第二代禮炮號空間站的一些系統(tǒng)比第一代也有了改進(jìn)。第二代禮炮號空間站的溫度調(diào)節(jié)和姿態(tài)控制系統(tǒng)安裝在空間站的末端。使用了帶有陀螺儀的卡斯卡德(KASKAD)系統(tǒng),可以準(zhǔn)確地確定出相對于地球的方位。同時,通過能夠測量“離子風(fēng)”流動的離子傳感器,可確定出空間站的飛行方向。第二代禮炮號空間站上的“德爾它”導(dǎo)航系統(tǒng)采用了禮炮2M型星載計算機(jī),可以連續(xù)地讀出無線電高度計,徑向速度計和太陽傳感器中的參數(shù),從而預(yù)報出24小時的空間站位置,并能自動確定飛行軌道參數(shù),控制通訊時間。收集到的數(shù)據(jù)可以在禮炮號2M計算機(jī)內(nèi)長期貯存,也可以在熒光屏上顯示或用電傳機(jī)打印出來。這套導(dǎo)航系統(tǒng)的精度:地面坐標(biāo)誤差2~3公里,高度誤差為幾百米。
第二代禮炮號空間站增加了一個對接裝置,保障進(jìn)步號貨運(yùn)飛船能夠及時地補(bǔ)給,具備了定期向動力裝置的推進(jìn)劑箱補(bǔ)給推進(jìn)劑的能力。此外,空間站內(nèi)壁隔音層的厚度增加了百分之五,以降低空間站內(nèi)的環(huán)境噪聲。
禮炮1號空間站
1971年4月19日發(fā)射,10月11日結(jié)束飛行,共飛行了175天??臻g站重量為18.6噸,長度13.5米,最大直徑4米。曾與聯(lián)盟-10號、11號兩艘飛船對接。對接時,總重量增至25噸,長度增至21米(若包括伸出的天線可達(dá)23米)。禮炮1號空間站進(jìn)行兩次載人飛行,其結(jié)果都不太理想。聯(lián)盟-10號飛船與空間站成功地進(jìn)行對接,但航天員沒有進(jìn)入到空間站,不得不返回地面。聯(lián)盟-11號飛船飛行比較成功,對接后航天員進(jìn)入了空間站,并工作了三星期。他們對空間站的設(shè)計方案進(jìn)行了驗(yàn)證,對各定向和導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn),還作了醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、天文和大氣觀察,并作了利用水栽法種植植物的嘗試。1971年6月29日,三名航天員在返回地面時遇難。直到1980年,在聯(lián)盟號飛船和航天服作了改進(jìn)以后,才恢復(fù)了一次送3人到空間站的飛行。
“禮炮”1號空間站發(fā)射成功,標(biāo)志著載人航天已經(jīng)從規(guī)模較小、飛行時間較短的載人飛船進(jìn)入規(guī)模較大、運(yùn)行時間較長的空間應(yīng)用探索試驗(yàn)階段?!岸Y炮”1號空間站與“聯(lián)盟”11號飛船對接成功,3名航天員進(jìn)入空間站工作23天,標(biāo)志著人類對空間的探索進(jìn)一步加強(qiáng)。
禮炮2號空間站
1973年4月3日發(fā)射,這是在“聯(lián)盟-11”號悲劇發(fā)生后的第22個月。入軌初期還算正常,在機(jī)動飛行至261×269公里的軌道時,空間站出現(xiàn)了“致命的故障”,太陽能電池板和其它一些安裝在空間站外部的設(shè)備和站體相脫開,空間站出現(xiàn)翻滾,并爆炸成25塊碎片。據(jù)分析,認(rèn)為是由于姿態(tài)控制系統(tǒng)故障所致。接著,5月11日,又發(fā)射了另一個空間站,這一次失敗得更早。以致前蘇聯(lián)人都沒有稱它為“禮炮號”,而稱之為“宇宙557”。蘇聯(lián)人說,這個飛行器與載人飛行計劃無關(guān)。并宣布它成功地完成了任務(wù)。但西方人士認(rèn)為,它是一個類似禮炮4號的新型空間站。在發(fā)射入軌后失去了控制。
禮炮3號空間站
1974年6月24日發(fā)射,7月3日發(fā)射的“聯(lián)盟-14”號飛船與該空間站成功地完成了對接。兩名軍人航天員進(jìn)入空間站并執(zhí)行了16天任務(wù)。這種聯(lián)盟號飛船是渡船型飛船,它不安裝太陽能電池板,以增強(qiáng)機(jī)動性和增強(qiáng)載荷重量,能源使用蓄電池,其飛行時間為2.5天。在正常情況下,對接工作用了一天即可完成。此空間站的高度為219×270公里,軌道較低。顯然,這是第一個發(fā)射成功的軍用禮炮號空間站,這次航天員的主要任務(wù)是軍事偵察,當(dāng)然也作了些大氣觀測和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。
8月26日,發(fā)射了“聯(lián)盟-15”號飛船。由于采用新型的自動對接系統(tǒng)出了故障,致使與空間站對接失敗。由于是渡船型飛船沒有太陽能電池板,沒有足夠的能源保證飛船停留在軌道上等待問題的解決。因此航天員必須在蓄電池能源耗盡之前返回地面。
9月23日,即“聯(lián)盟-14”號的航天員返回后的兩個月,聯(lián)盟-15號對接失敗后一個月,空間站彈射出一個返回艙,并被接收。顯然,這是空間站在無人工作條件下,所拍攝的膠片被送回地面。
禮炮4號空間站
1974年12月26日,蘇聯(lián)發(fā)射了一個民用空間站禮炮4號?!奥?lián)盟-17”號于1975年1月12日與該站對接,兩名航天員登上該站并停留了30天。在比禮炮3號更高的軌道上對地球資源和大氣層進(jìn)行了例行觀測,在天文物理方面也進(jìn)行了觀察,繼續(xù)作了植物種植的實(shí)驗(yàn)等,還第一次使用了電傳打字機(jī)來傳送信號.
1974年4月5日,又進(jìn)行了一次發(fā)射。由于SL-04運(yùn)載火箭故障,飛行器沒有入軌就失敗了。
1975年5月24日,發(fā)射了被稱作“聯(lián)盟-18”號飛船。兩名航天員進(jìn)入空間站工作了63天。在此期間,正是執(zhí)行ASTP計劃。蘇聯(lián)同時有兩組航天員正在軌道上運(yùn)行,這一事實(shí)曾引起美國國會的某些人擔(dān)心,但NASA堅(jiān)信前蘇聯(lián)有能力同時對兩個飛行器指令、控制和跟蹤(在1969年,蘇聯(lián)曾有三個飛行器同時在軌道上運(yùn)行,它們是“聯(lián)盟6至8號”)。ASTP計劃按期完成了。這次來站的航天員除繼續(xù)從事前次來站同事們在站上開始的實(shí)驗(yàn)外,本次飛行中的一項(xiàng)重要試驗(yàn)是在老化的太陽望遠(yuǎn)鏡面上噴射新的反射涂層。
1975年11月17日,發(fā)射了“聯(lián)盟20號”飛船。它是無人駕駛,并與禮炮4號空間站對接成功。這艘飛船的主要任務(wù)是在能源下降條件下檢驗(yàn)聯(lián)盟號飛船各系統(tǒng),確保它們能否成功地工作。運(yùn)行了90天,于1976年2月16日離開空間站返回地面。爾后再沒有任何飛行器與禮炮4號空間站對接。1977年2月2日,禮炮4號空間站脫離軌道,共在軌道上運(yùn)行768天,有人工作時間為93天。
禮炮5號空間站
1976年6月22日,發(fā)射了禮炮5號空間站。它是軍用空間站,曾有三艘“聯(lián)盟號”與其對接,其中兩艘成功?!奥?lián)盟-21”號飛船于1976年7月6日發(fā)射,并與空間站對接成功,航天員在站上飛行了49天后,于8月24日返回。
1976年10月4日發(fā)射了“聯(lián)盟-23號”飛船,在與禮炮5號交會過程中失敗。
1977年2月7日發(fā)射“聯(lián)盟號-24”號飛船,與空間站對接成功。航天員在空間站只停留了兩星期便返回了。此空間站持續(xù)飛行412天,有人工作時間為67天。
通過上述5個試驗(yàn)性空間站的建造與運(yùn)行,蘇聯(lián)為建造永久性空間站積累了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
禮炮6號空間站
禮炮6號空間站于1977年9月29日進(jìn)入軌道,該空間站的設(shè)計壽命為1.5年,1982年7月29日墜毀,共飛行了1760天,有人工作時間累計達(dá)到了940天。在長達(dá)近五年的期間中,共接待過32艘飛船和一個空間艙。在32艘飛船中,“聯(lián)盟號”飛船有16艘、“聯(lián)盟T號”飛船4艘、“進(jìn)步號”貨運(yùn)飛船12艘、無人駕駛飛船一艘和宇宙1267空間艙一個。共有33名航天員,分16組進(jìn)入禮炮6號,(其順序是聯(lián)盟-26、27、28、29、30、31、32、35、36、T2、37、38、T3、T4、39、40)。另有4人,分成兩組試圖對接,但沒有成功:一組是“聯(lián)盟-25號”飛船對接失??;另一組“聯(lián)盟-22號”飛船飛行時發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障。在所有登上空間站的航天員中,有五組停留時間較長,最長的“聯(lián)盟-35號”上的波波夫、柳明和庫巴索夫停留了185天。其它多是對空間站進(jìn)行短期任務(wù)的“訪問”,大約停留8天左右,帶去新的實(shí)驗(yàn),帶回做完實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。1980年11月27日發(fā)射的“聯(lián)盟T3”號成了在“聯(lián)盟11號”之后首次運(yùn)載三名航天員的飛船。此后,未改進(jìn)的原“聯(lián)盟號”飛船再不用于載人飛行了。
1981年4月25日,前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了一個稱為宇宙1267的無人艙體與禮炮6號空間站對接,這是一次模塊式空間站的實(shí)驗(yàn)。為了未來的和平號空間站的建立提供依據(jù)。與禮炮6號空間站對接飛行458天,于1982年7月29日墜毀。
禮炮7號空間站
禮炮7號空間站于1982年4月19日射入軌道,在軌道共運(yùn)行了3214天,1991年2月7日莫斯科時間6時47分,禮炮7號/宇宙1688號聯(lián)合體進(jìn)入南美上空的稠密大氣層,落在阿根廷領(lǐng)土上離智利邊境不遠(yuǎn)的安第斯山脈地區(qū)。在軌道運(yùn)行中,“聯(lián)盟T5”至“聯(lián)盟T14”號曾試圖與它對接,除“聯(lián)盟T8”號對接失敗外,有9艘“聯(lián)盟T”號對接成功,還有12艘“進(jìn)步”號貨運(yùn)飛船和兩個空間站艙體(宇宙1443號和宇宙1688號)與其對接并成功。禮炮7號空間站的載人空間飛行時間最長的一次是237天,由“聯(lián)盟T10”號三名航天員:基齊姆、索洛維約夫和阿季科夫共同創(chuàng)造的。禮炮7號空間站飛行期間,航天員們施放了兩顆分別重28公斤的業(yè)務(wù)無線電通訊衛(wèi)星。前蘇聯(lián)第二名女航天員薩維茨卡婭乘“聯(lián)盟T7”和“聯(lián)盟T12”號兩次登上空間站,并在1984年進(jìn)行了空間行走,成為世界上第一個空間行走的女航天員。
禮炮7號空間站在運(yùn)行中,曾發(fā)生一些故障,最重要的是航天員對其進(jìn)行了必要的部件更換和修復(fù)工作,提高了禮炮號空間站的可靠性,延長了飛行周期。
通過研制及運(yùn)行“禮炮”6號和“禮炮”7號這兩個簡易空間站,前蘇聯(lián)積累了相當(dāng)豐富的載人航天經(jīng)驗(yàn),其研制多模塊式的大型軌道設(shè)施的時機(jī)已經(jīng)成熟。