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俄罗斯“鸽王”——科学号实验舱从拜科努尔起飞了

北京时间7月21日22时58分,俄罗斯在拜科努尔航天发射场,使用质子-M运载火箭,成功将科学号多功能实验舱送入预定轨道,并将于7月29日21时26分对接国际空间站,用于扩展国际空间站的俄罗斯舱段。本次发射是质子号运载火箭的第425次发射,也是该火箭最后一次承担国际空间站的发射任务,还是自2011年国际空间站完全建成后,俄罗斯首次部署大型舱段,未来或将成为俄罗斯新型空间站的核心舱。

质子-M运载火箭点火升空

质子-M运载火箭点火升空

一再推迟的实验舱

俄罗斯科学号实验舱建造于1995年,是当时国际空间站第一个模块舱曙光号的地面备份舱。2004年,俄罗斯决定将备份舱改造成真正意义上的飞行模块,为国际空间站上的俄罗斯舱段扩充一个新舱室。

“科学号”任务徽章

“科学号”任务徽章

按照原计划,“科学号”将于2007年使用质子-M火箭发射升空,但受政策、资金、技术问题等原因一再推迟。

目前,国际空间站上共有5个俄罗斯舱段,分别是曙光号多功能舱、星辰号服务舱、码头号对接舱,以及“搜寻号”和“黎明号”两个小型研究模块。

“曙光号”是国际空间站的第一个组件,负责提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压等功能。“星辰号”也是国际空间站的核心舱,是航天员生活和工作的主要场所。“码头号”有两个对接口,一个与“星辰号”对接,另一个用于俄罗斯联盟号载人飞船和进步号货运飞船的对接。“搜寻号”和“黎明号”主要为舱内舱外的应用实验提供支持。

此次发射的“科学号”长13米,直径4.11米,质量20.3吨,气密空间70立方米。该舱内部安装有多种新的补充设备,将为科学实验开展提供有利条件,利用其发动机可以对国际空间站进行姿态控制。该舱段还将取代“码头号”成为新的节点舱,提供货运飞船和实验舱的对接泊位。

俄罗斯公布的“科学号”结构图

俄罗斯公布的“科学号”结构图

另外,“科学号”提供了货物存储空间,配置了生命保障功能,包括俄罗斯舱段的第三名航天员的床位和第二间厕所(“星辰号”中已有两个床位、一间厕所)、水中氧气再生系统和尿液中的水再生系统,这些都将改善航天员的生活条件。

该实验舱还装有一个气闸室和一个遥控机械臂,它可以在俄罗斯舱外部移动,用于将气闸室移出舱外或挪回舱内。

研制历程心酸坎坷

“科学号”作为“曙光号”的备份舱,从1995年开始建造,到2000年已完成65%的研制进度,但受俄罗斯财政状况影响,一直到2006年年底,俄罗斯科罗廖夫能源火箭航天公司与俄罗斯航天局(现俄罗斯国家航天集团公司)才签署了多用途实验室模块的研制合同,“科学号”的研制再次走上正轨,并计划在2009年发射。

质子-M火箭结构图与“科学号”

质子-M火箭结构图与“科学号”

然而,发射计划经历两次延迟后,又被推迟到2014年。到了2012年,“科学号”已经完成了遥控机械臂、电缆线路、太阳能电池板和有效载荷的组装,并对热控、液压、电动气动系统和所有机械接口进行了测试,基本完成建造工作。到了2013年年底,科罗廖夫能源火箭航天公司在测试“科学号”时,发现推进系统出现泄漏问题,结果被退回修理,发射继续推迟。

其间,俄罗斯经历乌克兰危机和内部意见分歧等事件的冲击,导致“科学号”的发射进程又出现多次停滞。2016年年底,当科研人员决定再次启动实验舱建设时,又面临新的问题。

由于“科学号”的研制和停放时间过长,很多设备开始出现老化,几乎所有运行在舱外的推进剂管线、阀门都必须更换,发动机已经超过了保修期。同时,由于推进系统泄漏,为更换被污染的部分,机械臂和其他一些设备都被拆除,并进行了重新调整。

从前端节点舱看“科学号”内部空间

从前端节点舱看“科学号”内部空间

为降低风险,“科学号”发射后,首先进行为期8天的自主飞行,并实施4次轨道修正,同时检验推进系统性能。如果没有出现泄露问题,“科学号”有两次机会与国际空间站完成对接。

能否成为核心舱有待观察

俄罗斯对“科学号”抱有很高的期望,将它作为核心舱使用,并把它规划为国际空间站退役后本国独立建造空间站的核心舱段。

“科学号”上将安装欧空局研制的ERA机械臂

“科学号”上将安装欧空局研制的ERA机械臂

如今,虽然美国等国家有计划让国际空间站继续工作到2030年,但它的退役已经成为所有参与国家不得不面对的一个问题。美国宇航局打算将国际空间站逐渐过渡到商用,并开始带领盟友推进门户地月空间站建设。俄罗斯也认为,继续维护国际空间站的费用过高,对航天发展回报甚微,打算筹划建设本国的独立空间站。

2018年,俄罗斯能源火箭航天集团公司宣布,计划在2019年年底前向国际空间站发射科学能源舱、多功能实验舱和节点舱,以在国际空间站停止运行后,俄罗斯以这几个舱段为基础,建造新的轨道空间站。

俄罗斯计划中的OPSEK新型空间站想象图

俄罗斯计划中的OPSEK新型空间站想象图

之后,能源火箭航天集团公司又在2020年年底提出建造新轨道空间站的构想,其建设计划将分为两个阶段进行。第一阶段在2025-2026年建成由核心舱、节点舱和气闸舱组成的空间站,内部空间可容纳2名航天员生活和工作。

第二阶段在2026-2028年再为空间站补充4个舱,将内部空间扩展到464立方米,最多能容纳4名航天员在里面生活和工作。

从目前进展来看,“科学号”将在俄罗斯空间站建设中起到承前启后的作用。国际空间站继续运行时,“科学号”可提供增强的太空实验场所,改善俄罗斯航天员的工作和生活环境。一旦国际空间站退役,“科学号”将作为基础舱段,用作俄罗斯本国空间站的建设。

总之,对俄罗斯来说,虽然有能力建造新的空间站,但一切都要取决于资金。至于俄罗斯能否按照计划完成本国的空间站建造工作,有待观察。

文/肖沐辰

本文转自中国航天报

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