太空中的第一響「禮炮」 ——記人類第一座空間站「禮炮-1」號

2018年3月26日，中國載人航天工程官方網站發布消息：經北京航天飛控中心和專業機構分析，中國首個空間站「天宮一號」將於2018年3月31日至4月4日之間進入大氣層燒毀。

在過去的一年裡「天宮一號」的軌道高度變化圖，可見進入2018年之後天宮一號就開始加速墜落（數據來源: www.heavens-above.com）。

截至2018年3月30日UTC時間2:21:34時，「天宮一號」的星下點軌跡

（數據來源：www.heavens-above.com）

「天宮一號」即將墜落，這標誌著中國首個空間站最終將走入歷史，儘管早在兩年以前，超期服役的「天宮一號」就已經圓滿完成所有任務，被終止了數據連接。但她的最終墜落還是極具標誌性意義。而「天宮一號」本身，就是整個中國航天工程的一座里程碑，長達7年之久的航程，成功完成6次太空交會對接（其中4次載人交會對接，即神舟9號與10號），這表明中國已經完整掌握了空間交會對接技術。

當國人站在「天宮一號」這座新的里程碑旁，回望人類整個空間站建設里程而感懷的時候，會很容易看到四十多年前的另一座破舊的里程碑，那上面鐫刻著「禮炮一號」，她是「天宮」的祖師爺，是人類歷史上首個太空站。而相比於我們「天宮一號」的順利與成功，「禮炮一號」的故事卻更顯得沉重與悲壯。

一．肇始，夢開始的地方

人類對於空間站的構想，其實遠在太空時代來臨之前，早在19世紀中後期，在多個充滿想像力的科幻作品裡就已經初現端倪。而第一次完整描繪未來空間站設想的，還是蘇聯的航天先驅康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Константин Циолковский），早在沙俄時期的1903年，他就在自己的手稿中提出這種在後世被稱為「旋轉太空站」的航天器，在這一設想中，人類如同後世一樣可以長時間駐留其中。雖然這種「旋轉太空站」與我們今日所熟知的空間站存在不小的差別，但在諸如描繪人類如何進入太空站，如何駐留太空站等細節方面，卻與今日有著驚人的相似度

作為蘇聯早期的火箭專家與航天事業的開山祖師，齊奧爾科夫斯基的思想影響了蘇聯整整一代航天人，包括科羅廖夫，吉洪拉沃夫等航天元勛。

齊奧爾科夫斯基於1903年完成的關於空間站構想的手稿

在這之後的1929年，斯洛維尼亞裔奧地利火箭專家赫爾曼·波托奇尼克（Herman Poto?nik）在其著作《太空旅行的問題》（Problem der Befahrung des

Weltraums）中對這一早期空間站的構想又做了進一步的完善。而到了冷戰初期，科羅廖夫的老對手，美籍德國火箭專家馮·布勞恩更是雜誌上發表了他自己關於空間站的構想，只是未被重視。

赫爾曼在書中描繪的「旋轉空間站」

空間站這一構想似乎被雪藏了起來，而在這之後的多年間，雖然冷戰時期美蘇兩國的太空競賽拉開大幕，但受限於當時的技術條件與形勢，建設空間站的想法一直都被雪藏起來。

二．啟航，欲說還休的黨同伐異

首次將太空站建設提上日程的還是蘇聯。早在1964年10月，由蘇聯火箭設計師弗拉基米爾·切洛梅（Влади?мир Челоме?й）領導的第52試驗設計局（ОКБ-52，即今日的切洛梅設計局）就開始了空間站建設的相關論證和科研工作，當時切洛梅腦海中的軌道空間站，主要是以軍事用途為主（也就是後來設計局開發的「金剛石」空間站計劃，Алмаз программа）。雖然作為蘇聯火箭設計的巨頭之一，而且懷揣著當時新研製成功的УР-500型火箭（即後來的質子型火箭的基礎型，於1965年發射成功），但對於第52設計局而言，技術攻關的難度還是很大的，且整個空間站計劃還未得到蘇聯高層的全力支持，加上切洛梅本人一如既往的「工匠精神」，該項工作進展一直非常緩慢。

直到60年代末，在載人登月領域與美國展開競爭的蘇聯逐漸落敗，蘇聯版登月計劃因受限於當時的技術條件，資金支持和複雜的人事鬥爭而擱淺，並最終夭折。太空競賽10多年來蘇聯首次咽下失敗的苦果，為了在競賽中扳回一局，挽回自己超級大國的尊嚴，蘇聯亟需另闢蹊徑。

恰好在這個時間點，1969年，科羅廖夫創立的第1試驗設計局（ОКБ-1）的一位航天工程師康斯坦丁·費奧克基斯托夫（Константи?н Феокти?стов）以設計局的名義向當時的蘇共中央委員會提出了關於發射軌道空間站的建議，該空間站可以與當時蘇聯最新的聯盟系列飛船實現對接，航天員可以進入空間站進行長時間駐留。這一建議立即得到時任蘇聯中央政治局和中央委員會後部委員，負責當時蘇聯國防工業工作的德米特里 烏斯季諾夫（Дми?трий Усти?нов，後來擔任蘇聯國防部長）的響應。很快，蘇聯政治局就批准了該項空間站計劃，並將其命名為「禮炮」計劃（Салют программа），責成第1設計局來主導實施。此時，第1設計局的創始人科羅廖夫已經去世，設計局的新掌門是瓦西里·米辛（Василий Мишин），他成為空間站的總設計師，但主要設計工作則由最初建議的提出者費奧克基斯托夫來負責。

蘇聯部分功勛航天員合影，右起第二位穿西服者為費奧克基斯托夫

這裡要稍微提一下費奧克基斯托夫，此人早年就讀於莫斯科國立鮑曼技術大學（與科羅廖夫是校友），獲得物理學博士學位，隨即進入第1試驗設計局中由吉洪拉沃夫（Михаи?л Тихонра?вов）領導的設計部門工作。在50年代末60年代初，先後參與了「斯普尼克」衛星，「東方」系列飛船，以及「上升」系列飛船的設計工作。與我們了解的設計師不同，費奧克基斯托夫不僅僅滿足於在製圖板，手搖計算機和計算尺之間施展才華，他還喜歡親身實踐，自己親自參與航天員的特訓與遴選。事實證明，他真的是一位全能型的工程師，1964年，費奧克基斯托夫通過航天員特訓，被選為「上升-1」號（Восход-1）的三位航天員之一，日後蘇聯航天的悲劇英雄弗拉基米爾·科馬洛夫（Владимир Комаров）與他同行。與絕大多數蘇聯航天員深厚的軍方背景不同，費奧克基斯托夫不是現役軍人，甚至都沒有蘇共黨籍，是真正的純技術出身。後世有人甚至稱其為人類歷史上第一位載入太空的平民航天員。

此次烏斯季諾夫之所以採納費奧克基斯托夫的建議，除了眼前日趨緊迫的競爭局面，還有相當部分是出於對第52設計局的切洛梅個人的不滿。前面提到，切洛梅一向具有精雕細琢的「工匠精神」，但這個特點在烏斯季諾夫的眼裡就是典型的「慢性子」，此前第52設計局進行的軍用軌道空間站計劃（即金剛石計劃）一直進展緩慢，讓蘇聯高層對切洛梅能否完成這一系列科研攻關產生了懷疑。而此時蘇聯的登月計劃步入尾聲，1970年初烏斯季諾夫乾脆下令，由第1試驗設計局來完成軌道空間站的民用部分（就是後來的禮炮系列的1/4/6/7空間站），而軍用部分，基於第52設計局先前的經驗，還是由他們來擔綱設計工作，不過，整個計劃在名義上被併入了禮炮計劃之中，以至於在整個70年代，由該設計局設計的軍用空間站都被命名為「禮炮」號。同時，載具還是選用切洛梅的質子-K型火箭。

這裡需要指出的是，整個「禮炮」計劃一開始就被分為民用科研用途的「軌道空間站」（即Долговременная орбитальная

станция，簡稱ДОС）和軍事偵察用途的「軌道試驗站」（即Орбитальная Пилотируемая Станция，簡稱ОПС）兩大部分，每個禮炮號空間站可以依據其編號來判斷其用途。比如禮炮1/4/6/7號的編號分別是ДОС-1/4/5-1/5-2，可知是由第1設計局設計的民用空間站，而禮炮-2/3/5號的編號則分別是ОПС-1/2/3，可知是由第52設計局設計的軍用空間站。

得知自己主導的金剛石計劃被第1設計局的禮炮計劃合併（儘管只是名義上的），自己的質子型火箭還要給別人當嫁衣裳，出於多年對科羅廖夫，米辛乃至整個第1設計局的積怨，切洛梅感到十分憤怒，多年之後回憶起這段往事時他還憤憤不平地說道：「這就像自己的寶島被海盜襲擊了一樣」（пиратский набег на его остров），在登月計劃中各個設計局之間出現的矛盾和衝突，似乎依然在蔓延。

好在此時的蘇共中央非常清醒，以烏斯季諾夫為代表的高層吸取了登月計劃中的經驗與教訓，沒有再次產生一個由專家學者主持的專家委員會，以技術論證為名到各個設計局間去和稀泥。而是通過政治手腕強力整合各設計局的資源，如臂使指的投入到既定計劃中。通俗來講，就是我高層說要你做什麼你就做什麼。在這種形勢下，各設計局之間就算有再大的矛盾，也沒有影響到整個禮炮計劃。

有了蘇共中央強有力的領導，整個禮炮計划進行的還是非常順利的，而在1969年蘇聯的聯盟4號與5號飛船成功實現載人交會對接，又為以交會對接技術作為技術前提之一的空間站計劃，做了充足的技術準備。從1969年末項目提出，到1971年4月19日「禮炮-1」號發射升空，中間不過1年多光景，登月計劃擱淺之後，蘇聯航天人終於又找回了久違的高效率。

三．升空，命途多舛的禮炮

作為第一代軌道空間站，「禮炮-1」是單艙結構（這與我國的「天宮一號」一樣，單艙結構的空間站本身就是一個單體航天器，通過一次發射即可升空入軌），外形上看很想一艘放大了的聯盟號飛船，空重只有18噸。「禮炮-1號」只有一個對介面（這一點與「天宮一號」相同）。

下圖為禮炮1號與聯盟號飛船線條圖，可見整個禮炮1號分為三個艙室，即傳送艙（переходный отсек ，簡稱ПО），主艙（рабочий отсек，簡稱PO）和輔助艙（агрегатный

отсек，簡稱AO），之後的禮炮系列空間站的艙室大體是按照這個模式設計的。

作為一型以科研為主要用途的民用軌道空間站，「禮炮-1」上自然不能少了科學儀器設備。第1設計局的工作人員將一台小型天文台裝載在空間站的輔助艙里的一個獨立的圓形艙室里，這個天文台名叫「獵戶座-1」號（Орион-1，與今日NASA開發的獵戶座飛船沒有任何關係），由蘇聯布拉堪天文台（Бюраканская астрофизическая обсерватория，位於今天的亞美尼亞）台長格里高利·古扎德延（Григо?р Гурзадя?н）設計。通過它航天員可以得到星體的紫外光譜圖，從而有效地進行天文觀測。

獵戶座-1號小型天文台

1971年4月19日拜科努爾當地時間凌晨3：40，質子-K型火箭載著「禮炮-1」空間站發射升空，不久，「禮炮-1號」成功進入低軌道，搭載的「獵戶座-1」號也開始運轉。不久，蘇聯方面就對外公布了「禮炮-1號」發射成功的消息，這再次震驚了當時剛剛經歷了阿波羅登月的西方世界，這預示著蘇聯將再次在太空競賽中扳回一局。

由於蘇聯方面沒有及時公布圖片，西方各大新聞媒體紛紛開始揣測蘇聯空間站的外形。上圖是英國《新科學人與科學》雜誌（New scientist and science journal）在1971年4月29日刊登的一副禮炮空間站想像圖。想像中的「禮炮-1」號居然擁有四個對介面。

而此時蘇聯人還絲毫不敢放鬆，此時的「禮炮-1」號充其量就是一艘大型無人飛船，而只有真正與載人飛船實現對接，並有航天員進駐空間站，禮炮-1號才能算是名副其實的空間站。

就在「禮炮-1」號成功發射後的第4天，1971年4月23日拜科努爾當地時間凌晨2：54，用於和空間站實現載人交會對接的「聯盟-10」號飛船（Союз–10）升空，艙內搭載著弗拉基米爾·沙塔洛夫（Влади?мир Шата?лов），阿列克謝·葉利謝耶夫（ Алексе?й Елисе?ев）和尼古拉·魯卡維什尼科夫（Никола?й Рукави?шников）三名航天員，這其中魯卡維什尼科夫是禮炮號空間站的專家。

「聯盟-10」號在於火箭最後一級脫離後，成功進行了3次軌道機動，並最終接近「禮炮-1」號。UTC時間4月24日上午4：47，飛船上的自動對接系統將飛船帶到了距離空間站不過180米的距離上，此時飛船指令長沙塔洛夫開始手動操控飛船，並在數分鐘內成功完成了對接。

此時拜科努爾地面指揮中心內已經是掌聲四起，指揮人員相互握手致意，他們都以為航天員將成功進入空間站，蘇聯將實現人類首個空間站的載人交會對接。但氣氛隨即又變得凝重起來，聯盟號上的航天員發現飛船對接系統的探頭與艙口無法打開，而由於飛船與空間站之間實現的是硬對接，航天員又無法手動移動探頭部件以打開艙門，就這麼在太空中僵持了5個多小時。經過地面指揮中心的多方排查，最終認定是聯盟號飛船的對介面出現了故障，而禮炮號上的對接系統一切正常。這也算不幸中的萬幸。

此時的沙塔洛夫等人有些進退兩難，原本他們可以在「禮炮-1」號駐留20天以上，但此時卻被困在成功的門檻之前動彈不得。最終，地面指揮中心出於安全考慮，決定結束任務，三名航天員在太空中飛行了兩天時間後安全返航。

在加加林航天員培訓中心接受訓練的「聯盟-10」號飛船成員組

雖然「聯盟-10」任務總體而言是失敗的，但安全返航的成員組在蘇聯依然受到了英雄般的待遇。

之後一個多月的時間裡，第1設計局的工作人員終於排除了聯盟號飛船對接系統的故障。1971年6月6日拜科努爾當地時間早上7：55，嶄新的「聯盟-11」號飛船發射升空，成員組有格奧爾基·多勃羅沃利斯基（Г. Т. Добровольский），維克多·帕查耶夫（В. И. Пацаев）和弗拉季斯拉夫·沃爾科夫（В. Н. Волков），這一次聯盟飛船上的對接系統非常給力，UTC時間6月7日上午10：45，三名航天員順利進入空間站，這標誌著禮炮-1號終於成為名副其實的軌道空間站！

在加加林航天員培訓中心接受訓練的「聯盟-11」號飛船成員組，此時他們只是替補成員

在成功進入空間站的最初幾天，三名航天員首先啟動空間站內的各項設備，並逐步開展各項既定的科學研究活動，比如天文觀測，拍攝地球照片，進行實時電視轉播，核對劑量儀，例行身體檢查，甚至還進行了植物種植和飼養動物等有趣的科學試驗。這些任務看似繁瑣，但在人類航天史上卻都具有開創意義。而空間站上每天忙碌的生活雖然疲憊，卻也讓三名航天員興緻盎然。

對接前從聯盟-11號上觀察到的禮炮-1號

通過電視轉播傳回地面的航天員在禮炮-1號艙內的活動影像

從「聯盟-11」號上拍攝的「禮炮-1」號空間站

四．犧牲，毫釐之間的慘痛代價

此時此刻，在地面眾多關注禮炮-1號的人群中，有一個人顯得既興奮又遺憾，他就是人類首次實現太空漫步的蘇聯功勛航天員，航天界里的靈魂畫師，阿列克謝·列昂諾夫（Алексе?й Лео?нов）。而根據原來的飛行計劃，此次「聯盟-11」號原本是要搭載包括列昂諾夫在內的另外三名航天員，另外兩名一起受訓的是瓦列里·庫巴索夫（Вале?рий Куба?сов）與安納托利·科洛金（Пётр Колодин）

在培訓中心一起開心的受訓的列昂諾夫（中），庫巴索夫（左）和科洛金（右）

但就在發射前兩天，也不知是醫生的誤診還是本身身體的問題，庫巴索夫在檢查身體時發現了一些反常現象。根據當時蘇聯的航天飛行慣例，一個成員組一旦有一名成員身體出現問題，相互間的配合可能出現問題，從而影響整個飛行任務。因此在這種情況下，整個成員組都必須被換下，由替補成員組來執行任務。就這樣，列昂諾夫所在的成員組被換下，事後列昂諾夫還感到有些小遺憾，但當時的他恐怕預料不到，庫巴索夫在這個節骨眼上被檢查出有問題，居然讓他躲過了一場災難。

在空間站駐留了20天之後，6月27日，航天員回到聯盟-11號艙內，脫離空間站準備返航。UTC時間6月30日凌晨1：35，飛船制動火箭點火，12分鐘後，返回艙和軌道艙分離，正在這時，出現情況了：按照正常的分離程序，飛船上的12個引爆鏈裝置應該是按順序相繼點火，但此時這些裝置居然同時點火，結果在巨大的作用力下返回艙的等壓閥被提前打開，而此時飛船還在168千米的高空！

返回艙內的航天員迅速做出反應，他們試圖通過手動程序將等壓閥再次關閉，但已經為時已晚，在等壓閥還未關上時，艙內已經嚴重失壓，氧氣也已經耗盡，由於當時的聯盟飛船在返回時，航天員是不穿航天服的，航天員完全暴露在失壓缺氧的環境里，瞬間因為缺氧和體液沸騰而失去了知覺。

UTC時間凌晨2：17分，返回艙終於著陸，早已獲悉情況的地面指揮中心迅速聯繫救援人員前往著陸地點實施救援，當他們打開艙門將三名航天員迅速轉移到艙外進行救治時，已經回天乏術，多勃羅沃利斯基，帕查耶夫和沃爾科夫已經壯烈犧牲！

「聯盟-11」號返回艙著陸後，蘇聯救援人員迅速趕到著陸點展開救援

救援人員將航天員轉移到艙外，他們還在絕望地進行人工呼吸，無奈已經回天乏術

為有犧牲多壯志，敢教日月換新天。儘管整個「禮炮-1」號在執行任務中歷經坎坷，最後還讓蘇聯付出了犧牲三名優秀航天員的慘痛代價，但「禮炮-1」號從整體而已是非常成功的，它吹響了人類建設空間站得號角，為人類的航天事業翻開了新的篇章。而人類在禮炮-1號上所取得的經驗與教訓也是非常寶貴的。第1設計局的設計人員注意到了聯盟-11號返回艙上的一些致命缺陷，盡全力進行彌補和改進，而且在此之後的所有載人航天飛行中，航天員被規定無論在上升還是返回階段，都必須穿著航天服，在最大程度上保證安全。

「聯盟-11」號成員組葬禮上，蘇聯功勛女航天員瓦蓮京娜安慰悲痛的家屬

對聯盟飛船的改進最終拖延了禮炮-1號後續的載人對接工作，原本蘇聯計劃再發射「聯盟-12」號飛船與空間站進行第三次對接，但因為此次事故暴露出的問題而不得不延後，並最終取消。1971年10月1日，最終完成使命的「禮炮-1」號脫離軌道，墜入地球，為人類第一個空間站任務划上了一個華麗卻又沉重的句號。

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