如此相似且如此不同的“联盟”和“阿波罗”



7月15日是Soyuz Apollo飞行任务40周年,这是一次历史悠久的飞行,通常被认为是太空竞赛的结束。第一次,两艘在相对半球上建造的飞船相遇并停靠在太空中。联盟号和阿波罗号已经是第三代航天器。此时此刻,设计团队已经在最初的实验中“碰到了障碍”,新船必须在太空中呆很长时间并执行新的复杂任务。我认为看看设计团队提出了哪些技术解决方案会很有趣。

介绍


很好奇,但在最初的计划中,联盟和阿波罗都将成为第二代设备。但是在美国,他们很快意识到,在水星的最后一次飞行和阿波罗的第一次飞行之间,将要花费数年的时间,因此不会浪费时间,因此启动了双子座计划。苏联对双子座的日出做出了回应

同样,对于这两种设备,主要目标都是月球。美国没有为登月竞赛投入金钱,因为直到1966年,苏联在所有重大太空成就上都享有优先地位。第一个卫星,第一个登月站,第一个进入轨道的人和第一个进入太空的人-所有这些成就都是苏联的。美国人努力“赶上并赶超”苏联。在苏联,太空胜利背景下的载人登月计划的任务被其他紧急任务所掩盖,例如,有必要在弹道导弹数量上赶上美国。载人登月程序是一个单独的大话题,但是在这里,我们将讨论轨道配置的设备,例如它们在1975年7月17日在轨道相遇的情况。而且,由于联盟号飞船已经飞行了多年并且经历了许多修改,所以说到联盟号,我们会紧记联盟号-阿波罗号航班的版本。

提款方式


通常很少记起的运载火箭将航天器送入轨道并确定其许多参数,主要参数是最大重量和最大可能直径。

在苏联,为了将一艘新​​船发射到地球轨道,决定使用R-7家族火箭的新改进型。Voskhod运载火箭用功率更大的发动机代替了第三级发动机,从而将运载能力从6吨增加到7吨。该船的直径不能超过3米,因为在60年代,模拟控制系统无法稳定口径整流罩。


左边是联盟号火箭图,右边是联盟号阿波罗任务发射的联盟号19太空船

在美国,专门为阿波罗设计的Saturn-I LV被用于轨道飞行,在-I变型中,它可以将18吨重送入轨道,在-IB变体中,它可以将21吨送入轨道。土星的直径超过6米,因此对飞船尺寸的限制很小。


左边是土星IB,右边是联盟号-阿波罗任务发射的阿波罗号飞船,联盟号的

体积和重量都比阿波罗轻,薄,小。联盟号的重量为6.5-6.8吨,最大直径为2.72 m。阿波罗号的最大重量为28吨(在月球版中,油箱未完全装满用于近地任务),最大直径为3, 9米

出现




联盟号和阿波罗号实施了将舰船划分成多个舱室的标准方案。两艘船都有一个仪表舱(在美国被称为维修舱),一个下降车(指挥舱)。联盟号(Soyuz)下降的车辆原来非常狭窄,因此在船上增加了一个家庭隔间,该隔间也可用作进入外层空间的锁定室。在联盟号阿波罗号飞船任务中,这艘美国战舰还配备了第三个模块,即一个特殊的船舱,用于在两舰之间通过。

根据苏联的传统,联盟号是在机壳下完全发射的。这样就可以不必在乎下船时的空气动力学特性,而可以在外表面放置易碎的天线,传感器,太阳能电池板和其他元件。而且,家庭隔间和着陆器覆盖有一层空间隔热层。阿波罗号延续了美国的传统-运载火箭仅部分关闭,机鼻被防弹盖遮盖,防弹盖由救援系统结构化,船的后部则由前围适配器遮盖。


联盟号19在飞行中,从阿波罗拍摄。深绿色涂层-


阿波罗绝缘材料,由联盟号(Soyuz)拍摄。在行进引擎上,似乎Soyuz涂料在部分中进行


了后期修改


上下文中的“阿波罗”



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联盟号和阿波罗号的下降运载器比前几代航天器更相似。在苏联,设计师放弃了球形下降式车辆-从月球返回后,他将需要一个非常狭窄的入口走廊(最大和最小高度,必须在两个高度之间才能成功降落),会产生超过12 g的超载,并且降落面积将以数十个为单位进行测量不是几百公里圆锥形着陆器在大气中制动时产生了升力,转弯时改变了方向,从而控制了飞行。从地球轨道返回时,过载从9 g降低到3-5 g,从月球返回时,过载从12 g降低到7-8 g。引导下降系统严重扩大了入口走廊,增加了降落的可靠性,并非常严重地缩小了降落区域的大小,方便搜寻和疏散宇航员。





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为阿波罗选择的直径为4 m,可以制造半角为33°的圆锥体。这种下降的车辆具有约0.45的空气动力学质量,并且其侧壁在制动时实际上不加热。但是它的缺点是有两个稳定的平衡点-阿波罗号必须以飞行方向为底部进入大气层,因为如果侧向进入大气层,它可能会翻滚到“鼻子向前”的位置并摧毁宇航员。联盟号2.7 m的直径使这种圆锥形变得不合理-浪费了太多空间。因此,制造了具有仅7°的半角的“前灯”型下降车辆。它有效地利用了空间,只有一个稳定的平衡点,但其空气动力学质量较低,约为0.3,并且需要对侧壁进行热保护。

已经使用的母材已用作隔热涂料。在苏联,使用基于织物的酚醛树脂,在美国,使用在玻璃纤维基质上的环氧树脂。其运行机理是相同的-热保护装置烧坏并塌陷,在船与大气之间形成一层额外的层,燃烧的颗粒吸收并带走了热能。


飞行前后的阿波罗热保护材料

推进系统


阿波罗和联盟都有行进引擎,用于校正轨道和方向引擎,以改变船舶在太空中的位置并在码头进行精确的操纵。在联盟号,第一次为苏联航天器安装了轨道操纵系统。由于某些原因,设计人员选择了一种不太成功的布局,即主机使用一种燃料(UDMH + AT)运行,而系泊和定向引擎使用另一种燃料(过氧化氢)运行。结合这样的事实,油箱在联盟号上载有500公斤燃料,在阿波罗号上载有18吨燃油,这导致特征速度相差一个数量级-阿波罗可以将其速度改变2800 m / s,而联盟号»仅215 m / s。即使是未加弹药的阿波罗,他也拥有大量的特征速度,这使他显然是在和解和对接中发挥积极作用的候选人。


联盟号19进料,发动机喷嘴清晰可见,


阿波罗定向发动机关闭

着陆系统


着陆系统发展了各自国家的成就和传统。美国继续降落船只。在试用了水星和双子座着陆系统之后,选择了一个简单可靠的选项-该船具有两个制动和三个主降落伞。保留了主要降落伞,并在其中一个降落的情况下提供了安全着陆。这样的失败发生在阿波罗15号登陆期间,没有发生任何不良情况。保留降落伞使抛弃水星宇航员和双子座弹射座椅的单个降落伞成为可能。


阿波罗登陆模式

在苏联,传统上是将船只放在陆地上。从思想上讲,着陆系统发展了“日出”的降落伞喷射着陆。重置降落伞容器的盖子后,依次触发排气,制动器和主降落伞(如果系统出现故障,则安装备用件)。该船降落在一个降落伞上,在5.8 km的高度降落了隔热罩,并在约1 m处触发了软着陆喷气发动机(DMF)。事实证明该系统很有趣-DMF的工作创建了壮观的帧,但是着陆的舒适性却在很大的范围内变化。如果宇航员很幸运,那么几乎看不到地面受到打击。如果不是这样,那么船就可以敏感地撞到地面,如果根本不走运的话,它也会翻倒。


降落模式


DMP绝对正常运行


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这很好奇,但是苏联和美国走的是不同的救赎体系。万一发生意外,一架特殊的固体燃料发动机站在运载火箭的最顶端,与宇航员一起撕下着陆器并将其带到侧面。降落是通过下降飞机的常规方式进行的。事实证明,这种救援系统是所有所用选项中最好的-它简单,可靠,并确保在发射的各个阶段对宇航员进行救援。在一次真正的事故中,它只使用了一次,挽救了弗拉基米尔·蒂托夫 Vladimir Titov)和根纳迪·斯特雷卡洛夫(Gennady Strekalov)的生命,并从火箭在发射台上燃烧掉了下降的飞行器。


从左到右,SAS Apollo,SAS Soyuz,各种版本的SAS Soyuz

温度调节系统


在两艘船上,均使用了带有冷却剂和散热器的温度调节系统。服务模块上涂有白色油漆的散热器具有更好的散热效果,甚至看起来都一样:



VKD资金


阿波罗(Apollo)和工会(Union)的设计均考虑到可能需要进行额外的舰船活动(太空行走)。设计决策也是各国的传统做法-美国将整个命令舱减压并通过标准天窗带到外面,而苏联则使用家用车厢作为上锁室。


VKD“阿波罗9号”

对接系统


联盟号和阿波罗号都使用了针锥型对接设备。由于船舶在对接时正在积极进行机动,因此这两个销钉均安装在联盟号和阿波罗号上。为了避免冒犯他人,Soyuz-Apollon计划开发了通用的雌雄对接单元。Androgyny意味着任何两艘船都可以与此类节点对接(而不仅仅是配对,一个与大头针配对,另一个与一个圆锥体配对)。


阿波罗对接机制。顺便提及,它也被用来在联盟-阿波罗方案,它的帮助停靠与锁腔室中的命令模块


联盟对接机构图中,第一版本


联盟- 19,主视图的。扩展坞清晰可见

机舱和设备


在设备方面,阿波罗明显优于联盟号。首先,设计人员能够在Apollo设备上添加完整的陀螺稳定平台,从而高精度地存储了船舶的位置和速度。此外,命令模块在其时间上具有功能强大且灵活的计算机,如果需要,可以在飞行中直接对其进行重新编程(这种情况是已知的)。阿波罗(Apollo)的一个有趣功能是它还有一个单独的航天导航工作站。它仅在太空中使用,位于宇航员的脚下。


控制面板,从左侧座椅看


控制面板。左边是飞行控制器,中间是定向引擎,上面是紧急指示器,下面是连接。右边是燃料,氢气,氧气和动力管理的指示器,

尽管联盟号的设备比较简单,但它是苏联船只最先进的设备。船上数字计算机首先出现在船上,船上的系统包括自动对接设备。首次在太空中使用了在阴极射线管上的多功能指示器。


联盟号航天器的控制面板联盟号35航天器下降飞行器的

全景

生活支援系统


生命支持系统是传统的国家。在美国,在减压下使用氧气气氛,在苏联,在大气压下使用氧气-氮气混合物。这种情况使船只无法直接对接。我不得不做一个特殊的锁仓。此外,如果可以很快地从阿波罗(Apollo)迁移到联盟号(Soyuz),那么在返回通道中,要花三个小时坐在气闸中,呼吸纯氧以从血液中除去氮。甚至连苏联的工作服在阿波罗的气氛中也变得易燃,因此有必要开发一种特殊的织物,苏联宇航员就可以用这种织物来拜访阿波罗。如实践所示,氧气大气的不便大于其优点,因为在航天飞机上,大气已经接近地球,现在没有人在纯氧气大气中飞行。
大气的特殊性意味着在阿波罗开始之初,宇航员必须身着宇航服。在联盟号(Soyuz-11)灾难发生之前,他们飞抵了运动服,然后为了安全起见,开始和降落仅在太空服中进行。
从方便的角度来看,联盟号的机舱小巧而狭窄,但这可以通过家用车厢来弥补。
联盟号的家庭设施明显更好-阿波罗的厕所非常不舒服

电源系统


阿波罗(Apollo)使用了非常方便的系统来进行2-3周的飞行-燃料电池。氢和氧结合在一起产生能量,乘员使用了产生的水。在“联盟号”中,不同版本的能源是不同的。有燃料电池选件,并且在Soyuz-Apollo飞行中,船上安装了太阳能电池板。

结论


联盟和阿波罗都以自己的方式成为非常成功的船只。阿波罗号成功飞往月球和Skylab站。联盟获得了极为长寿和成功的生命,成为了前往轨道站飞行的主要船只,从2011年开始,它们将把美国宇航员运送到国际空间站,并将至少运送到2018年。

但是为此付出了非常昂贵的代价。联盟号和阿波罗号都是第一批造成人员死亡的战舰。如果设计师,工程师和工人不着急,并且在最初的成功之后不再不惧怕太空,那么更令人难过的是,那么科马罗夫,多布罗夫斯基,沃尔科夫,帕特萨夫,格里索姆,怀特和舍夫菲将还活着

附加材料


节目“ Soyuz-Apollon”电视剧情节Roskosmos


美国宇航局电影


PS>一个小广告。7月25日,星期六,在乌法,我的讲座“月球和月球计划”将举行。VK会议

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN381903/


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