世界第一座太空空间站和平号:经历离奇事故,最终坠毁于太平洋!
提起空间站,我们首先会想到美国主导的国际空间站,还有最新的中国天宫空间站。但其实苏联才是世界最早建造空间站的国家,他们曾经早于美国十几年就建造了一个庞大的空间站,并取名为和平号,这也是冷战时期苏联在太空科技上反超美国的一个象征。
中国空间站(图片来源网络)
但这座空间站也像被诅咒了一般,发生过氧气爆炸、飞船撞击、电脑失控,甚至一度断电,如废铁一般在太空中漂浮。还有多名驻站宇航员报告出现过空间幽闭症,强烈的孤独感、焦虑甚至幻觉。在 2001 年,和平号在发生了一系列严重的事故后,被俄罗斯政府放弃维护,坠毁于南太平洋。这座苏联时期引以为傲的荣光也消失于天空。
那么苏联为什么能早于美国十几年建造空间站?这座空间站到底出了什么离奇的事故?今天我们就来聊聊人类太空科技的先驱之一 —— 和平号空间站。
冷战时期的太空竞争:美苏各有优势
说起冷战时期的太空竞争,我们首先会想到各种间谍卫星、弹道导弹、太空武器和一群看似疯狂的科学家在无止境地研发武器,要把人类陷于灭亡之中。但庆幸的是,冷战最终没有转化为热战,美苏两国始终保持了底线。
另一方面,这种太空竞争实际上极大地推动了基础科学的发展,是现代科技大爆发的催化剂之一。因为冷战期间的太空竞赛不是单纯的航天行为,而是国家级别的科技总动员,促进了电脑、计算机、材料、科学通信技术、半导体芯片的发展,与其说是一场烧钱的冷战,不如说也是一场点燃人类科技火焰的热战。
苏联空间站(图片来源网络)
要说美苏两国到底谁在太空竞争中更占优势,其实是各有优势,领先程度也是此起彼伏:
- 第一阶段(1957 - 1969 年):人类探索太空的起步阶段。以苏联在 1957 年发射的世界第一颗人造卫星 “斯普特尼克一号” 为标志,随后是 1957 年第一只太空犬莱卡、1961 年第一名进入太空的尤里・加加林、1963 年第一名女性宇航员杰列什科瓦、1965 年第一名出舱行走的利昂诺夫,最后是 1966 年第一艘成功登陆月球的无人探测器 —— 苏联的 “月球九号”。可以看出,苏联在这一阶段几乎是全面领先美国。
- 第二阶段(1969 - 1975 年):美国的大反超阶段。标志性事件是 1969 年阿波罗计划的载人登月事件,是美国彻底在这一领域击垮苏联的表现。载人登月是冷战太空竞赛中的 “王炸”,也是真正意义上的战略压制。
- 第三阶段(1976 - 1991 年):苏联认为继续和美国比拼载人登月的意义不大(世界永远记不住第二名),于是转头搞起了空间站建设。从 1971 到 1982 年,苏联连续发射了 7 艘单舱轨道站(礼炮系列 1 号到 7 号),积累了大量的空间站技术,并在 1986 年建造了世界首个大型模块化空间站 —— 和平号,这是苏联太空科技的高光时刻。
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和平号的诞生:模块化设计的挑战
到了 70 年代末期,苏联计划建造一座可长期驻留的、模块化的、可拓展的大型空间站。1976 年,苏联中央下令开发一个长期载人空间站,并将其命名为 “和平号”,作为和美国登月项目抗衡的大型航天工程。
研发背景与技术难点
- 从 1978 年开始,和平号的核心舱由苏联的赫鲁尼切夫设计局开发,结构参考了礼炮七号(可理解为礼炮七号的改装拓展版,接上各种科研模块)。这种全新的模块化设计是世界首创(模块之间可调换、升级拓展),但研发团队需要从零开始建立标准。
- 苏联的航空工程师回忆:“像搭积木一样拼接空间站在地球上很容易,但在太空中就是噩梦(对接差之毫厘,失之千里)。”
- 模块化设计的难点包括:需支持多达六个模块,必须开发新型的球形对接节点,还要考虑密封性和结构性问题。多个模块运行导致热平衡难以调控,需设计全新的主动热循环系统,各舱段自带太阳能板,并实现电网协调和冗余供电。苏联当时的导航系统以雷达和无线电测距为主,电子化程度低、误差大,对接成功率不高,导致宇航员多次手动对接,危险程度飙升(为后续事故埋下伏笔)。每多一个模块就多一个子系统,控制程序需全面重写,空间站的电脑运算和控制压力巨大(苏联在此方面较美国薄弱)。
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研发暂停与重启
1984 年,和平号空间站的研发工作突然暂停,所有资源被投入到 “暴风雪号” 航天飞机中(因美国研发了航天飞机并占据优势,苏联需奋起直追)。但当时的苏联因入侵阿富汗,军费开支飙升,财政难以支持两个重点航天项目,只能二选一(过去几年对和平号的投入几乎白费,科研人员沮丧)。
直到几个月后,苏联中央委员会航天和国防秘书长瓦伦丁・格鲁什科强烈呼吁 “和平号才是和美国航天飞机竞争的象征工程”(暗示 “暴风雪号” 进度严重落后于美国),苏联才决定空间站要赶在 1986 年苏共 27 大之前献礼,恢复和平号的资金投入并加快研发步伐。
发射与建设
1986 年 2 月 20 日,质子号火箭将和平号的核心舱送入地球近地轨道,正式开启和平号的建设。该轨道高度较低、运行速度更快,轨道倾角为 51.6 度(允许和平号飞越地球大部分地区,飞船补给和人员往返较为容易,所需燃料最经济),后来的国际空间站和中国天宫空间站也位于此轨道(普通卫星则位于更高的地球同步轨道)。
和平号的核心舱被送入太空后,在接下来的十年中陆续发射了多达七个对接模块,直到 1995 年才完全建成(此时苏联已解体)。1991 年,俄罗斯在航天预算严重拮据的情况下继承了和平号,独立建造几乎不可能,于是不得不与美国合作(由美国出资继续建造,美国深度参与和平号项目)。
质子号火箭(图片来源网络)
美国这样做的考虑:
- 担心苏联时期大量优秀的航天科学家流入伊朗等国,对美国造成威胁。
- 当时的美国没有发展大型空间站的经验,航天飞机若要在太空中长期驻留,需要和平号这样的平台(这些经验后来转化到国际空间站上)。
和平号的完全体:美俄航天合作的成果
和平号从 1986 到 1995 年进行了多达七次发射,各模块功能如下:
- 1986 年:核心舱(空间站的控制中心、动力中心和宇航员的主生活区)。
- 1987 年:量子一号(天体物理研究,搭载各种天文观测设备)。
- 1989 年:量子二号(宇航员的生活支持系统,包含淋浴间、卫生设施和生物培养室)。
- 1990 年:晶体舱(材料科学和生物实验舱,进行多次舱位调整和太阳能板安装,为后续模块提供电力)。
- 1995 年:光谱舱(地球观测和气候检测舱,也是美国宇航员的生活舱;移动并安装太阳能板后,又发射了一个小型对接舱,专为美国航天飞机对接提供专用接口和通道)。
- 1996 年:自然舱(遥感和环境研究舱,继续增加天线和调整太阳能板)。
至此,和平号完全体展现,是第一个支持多人驻留的太空设备,可应对多项科学研究项目,以及对接俄罗斯的联盟号飞船和美国的航天飞机。可以说,和平号的最终完成是美俄航天蜜月期的成果。
后来美国主导的国际空间站不仅由俄罗斯建造了多个舱段,还由俄罗斯的质子号火箭发射。至今,俄罗斯的联盟号飞船仍是国际空间站长期唯一的救生艇与补给船。在 2011 年美国航天飞机全面退役和 2023 年 SpaceX 龙飞船服役期间的十年,俄罗斯是唯一能将宇航员送上国际空间站并接回的国家。即便在最近几年美俄关系恶化的情况下,两国的航天合作也未受影响 ——只有合作才是共赢。
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和平号的 “国际角色”:12 国 125 名宇航员的太空之旅
拥有七个模块的和平号空间站总重 130 吨,日常支持三名宇航员,最多支持六名宇航员同时生活。在长达 15 年的服役期间,接待过来自 12 个国家的 125 名宇航员,包括美、日、德、法、加、波兰、保加利亚、叙利亚,甚至还有一名阿富汗的宇航员(俄罗斯展现和平诚意的一大举措),但其中没有中国宇航员。
为何没有中国宇航员?
- 中苏自 1960 年代关系破裂后,到 80 年代中后期才恢复邦交,但未展开航天合作。
- 俄罗斯开放和平号是通过苏联时期的 “星际联盟计划”(允许东欧和老华约国家参与航天任务)和 “与西方技术合作协议”(针对美、日、法、德等),而中国既非星际联盟成员,也未达成相关合作协议。
- 出于技术保密和政治顾虑,俄罗斯最终未对中国开放和平号。
- 美国基于国会的 “沃尔夫条款”,在国际空间站项目上对中国进行技术封锁(法律层面禁止 NASA 和中国航天局及相关企业合作)。
这促使中国在过去几十年间决定独立开发空间站技术,最终在 2023 年建成天宫空间站。从这一点来说,中国既未获得苏联 / 俄罗斯的技术经验,也未获得美国等西方国家的技术经验,而是独立走出了一条空间站发展道路。
和平号空间站(图片来源网络)
和平号的记录与挑战:437 天最长太空驻留
和平号打破了多项记录,其中俄罗斯宇航员瓦列里・波里亚科夫在和平号上连续驻留 437 天 18 小时,创下人类连续在太空停留时间的最长记录(至今未被打破)。且瓦列里返回地球后第一时间就能独立行走,为长期太空医学研究提供了重要参考。
服役 15 年:1500 次故障的 “太空老古董”
- 设计缺陷与环境问题:因是第一座模块化空间站(无案例参考),设计不合理:居住空间狭窄,设备堆砌,内部常年充斥难闻味道(材料老化、电路短路和人体体味混合),几乎所有登上过它的宇航员都印象深刻(空气循环导致气味集聚)。早期空间站只有一个马桶(所有人共用,尿液循环成饮用水),马桶时常堵塞或施压;空间站每天经历多达 16 次日出日落,对人体生物钟是极大考验。发射四年后,各种设备接口出现霉菌甚至微生物;2001 年退役时,发现了 140 种微生物,有宇航员戏称 “和平号是一个巨大的轨道培养皿”。
- 重大事故:1997 年飞船撞击事件:一艘无人货运飞船 “进步号” 在对接和平号时故障,改由宇航员手动对接但操作失误,货船直接撞击光谱舱,导致太阳能板破坏、舱体破裂、气体泄漏。宇航员紧急转移时,因舱段接口处有电缆穿过,关门困难(需剪断粗壮电缆),最终花费 30 分钟才关门(差点窒息)。之后该舱段被永久隔离,成为废舱。此事故促使后续空间站设计优化(故障舱段可快速隔离和抛弃)。严重火灾:起因是一个固体氧气发生器(氧气补充设备)过热自燃,舱内火焰剧烈、浓烟遍布。宇航员戴氧气面罩灭火(火焰因失重呈球状扩大,若蔓延到高压舱或推进系统将引发连锁爆炸)。六名美俄宇航员用光所有二氧化碳灭火器才控制火势,后续用空气再生系统处理数天恢复正常。此事故后,NASA 和欧航局(ESA)加强宇航员太空灭火训练(列为常规科目),并更新太空灭火设备 ——任何太空科技的进步都是用血与火的教训换来的。其他事故:电脑故障、姿态控制失效、液体泄露、空调失灵等,均靠宇航员独自抢救。
- 事故根源:和平号的核心舱基于礼炮七号发展而来(礼炮七号早暴露出系统控制、能源冗余等重大隐患),且为赶在苏共 27 大前献礼,和平号的各种测试未完全达标,埋下后续隐患。
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- 心理挑战:空间幽闭症与 “天使事件”:和平号服役期间,有宇航员报告过空间幽闭症或类似心理障碍(长期太空驻留中并不罕见,尤其在和平号这种空间狭小、任务高压的环境中)。有报告指出,驻站超过 90 天的宇航员有 35% 出现过短期焦虑或抑郁症状,最严重的是幻觉。最出名的是和平号前身礼炮七号的 “天使事件”:1984 年,三名苏联宇航员中两人在舱外执行任务时,报告看到七个巨大的发光体(呈人形,高约 3 米,有天使翅膀,近在咫尺),舱内宇航员也透过舷窗看到。宇航员称 “没有恐惧,只有宁静和敬畏,像看到了某种非人类的智慧存在”。此事件至今未解。心理学家解释可能是 “集体幻觉”(长期失重高压环境下,宇航员意识和心理状况趋于同步,一人出现幻觉后诱导他人),但无法确认。
和平号的落幕:从冷战竞争到合作共赢
和平号的设计寿命是 5 - 10 年,但在美国加持下延长到 15 年,后期一直在与寿命抗争:
- 中央电脑和电子设备严重老化(空间狭小、设备无冗余、电缆穿插,无法更新,只能小修小补)。
- 多次撞击后表面伤痕累累,内部气味难闻、化学腐蚀严重、微生物横行。
- 15 年间共发生约 1500 次故障(100 处未排除),“遍体鳞伤”,继续服役已不可能。
和平号(图片来源网络)
商业化尝试失败
俄罗斯准备放弃和平号时,很多人觉得可惜(理论上有资金可继续运转)。俄罗斯宇航局试图商业化运作:1999 年,美国企业家沃尔特・安德森成立美俄合资公司,出资 1 亿美元将和平号转为商业用途(太空旅游、影视拍摄、微重力实验等),还计划与美国 NBC 电视台合作推出 “太空真人秀”(选平民训练成太空人拍节目)。俄罗斯宇航局派遣两名宇航员修复和平号两个月,但发现维护和运营费用远超预期,加上安德森因税务欺诈被捕入狱,项目不了了之。
坠毁与纪念
15 年间,和平号绕地球飞行八万多圈,进行了 2.3 万次太空试验,为人类航天事业做出重大贡献。美国开发新的国际空间站后,俄罗斯仍是重要参与伙伴。于是和平号被放弃。
2001 年 3 月 23 日,“进步号” 推进器将和平号推入地球大气层。重达 137 吨的庞然大物脱离近地轨道分段下降,在大气层中解体,最后坠毁于南太平洋的 “航天器公墓”(尼莫点,专门坠毁太空飞行器的地方,远离人类活动区),化为天空中的一颗火流星。当时的现场直播引来了全球数千万人观看。
至此,和平号完成了从冷战竞争到人类太空合作的历史角色,可以说是人类第一个放弃对抗、合作共赢的太空项目,最终功成身退,化为太空探索的里程碑项目。
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