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[原创]《大国论》27

七 卫星

苏联是世界上第一个将人类带入太空时代的国家,它在航天领域做出了许多开创性的工作,创造了一系列的辉煌记录并在世界航天史上熠熠生辉。

1957年10月4日,苏联在哈萨克斯坦加盟共和国的拜科努尔航天发射场,使用改装的P-7运载火箭成功的发射了世界上第一颗人造地球卫星“人造地球卫星-1”号,宣告了人类宇航时代的来临。“人造地球卫星-1”号为直径58厘米的球形,由铝合金制成,重量83.6千克,携带了化学电池、温度计、双频率小型发报机。运行在近地点228.5公里,远地点946.1公里的轨道上,绕地球一周96.17分钟。这颗卫星的发射,在世界范围内为苏联赢得了巨大的声誉,也由此拉开了美国与苏联太空争霸的序幕。1958年1月4日,“人造地球卫星-1”号坠毁,它共飞行了92天,绕地球1400圈,总航程6000万公里。

1957年11月3日,苏联发射了“人造地球卫星-2”号。这颗重量508.3千克的卫星不仅携带了探测太阳紫外线、X射线的仪器,还搭载了一条叫“莱卡”的小狗,为此卫星内安装了空气调节设备、生命监控设备、食品和发报机。“莱卡”是世界上第一个进入太空的生物,因为飞行服隔热不佳只存活了5个小时。2007年11月3日,俄罗斯太空研究部门为其建立了青铜纪念碑。

苏联在掌握了卫星技术后,迅速开展了星际探测工作。1959年1月2日,苏联在拜科努尔发射了“月球1号”探测器,该探测器重量361千克,携带了磁强计、离子腔、微流星体探测装置等科学仪器。“月球1号”原计划撞击月球,由于误差,1月4日从5995公里处飞越了月球,成为了世界上第一个脱离地球引力的航天器和世界上第一个进入日心轨道环绕太阳飞行的人造行星。同年9月12日“月球2号”发射,9月14日成为世界上第一个撞击月球的航天器和世界上第一个实现星际间航行的航天器。10月4日“月球3号”发射,10月7日飞到了月球背面拍摄了29幅图片,成为了世界上第一个拍得月球背面照片的航天器。

此后,苏联发射了多个月球探测器,取得了丰硕的成果。1966年1月31日发射“月球9号”,该探测器重1538千克,由仪器舱、登月舱和发动机系统组成。2月3日,重量99千克,直径58厘米,呈卵型的登月舱成功的降落在月球风暴洋地区,这是世界上第一个在月球软着陆的航天器。“月球9号”登月舱利用全景电视摄像机发回了大量月球照片,证明了月球表面是坚固的,人类可以在上面登陆。2月7日,登月舱因为电池耗尽结束了使命。

1966年3月31日“月球10号”发射升空,这个重量1600千克的探测器在进入月球轨道后释放了携带的月球卫星。这颗月球卫星是世界上第一颗人造月球卫星,外形为圆柱体,重量254千克,直径0.75米,高1.5米。不仅带有磁力计、红外探测器、伽马射线频谱仪等科学仪器,还在月球轨道上播放了《国际歌》,共飞行了56天。

1970年9月12日,苏联成功的使用“质子号”运载火箭发射了重量5600千克的“月球16号”。9月20日,“月球16号”释放了重量1880千克的登月舱并成功在月面软着陆。登月舱携带了一个长度0.9米的钻臂,在月面上耗时7分钟,钻深35厘米,取得了101克月球土壤标本并装入返回舱。登月舱在月面停留26小时25分钟后点火升空,9月24日返回舱与仪器舱分离,使用降落伞在苏联上空顺利回收。“月球16号”是世界上第一个遥测登陆月球并返回地球的航天器。

1970年11月10日,苏联发射了“月球17号”,17日登月舱在月球雨海软着陆后,释放了世界上第一个遥控月球车“月球车1号”。该车长2.2米,宽1.6米,高1.35米,重量756千克,两侧各有4个直径0.51米的轮子。“月球车1号”安装有电视摄像机,动力使用核电池,其共在月球上行驶了10540米,拍摄了2万多张图片。1971年10月4日,因为电池耗尽停止了工作。

苏联虽然发射了多颗月球探测器,取得了很多开拓性的成果,但由于没能将宇航员送上月球,最终在月球探测的竞赛中落在了美国的后面。

1961年2月12日,苏联发射了第一个金星探测器“金星1号”,这个重量643千克的探测器在距离地球756万公里的地方与地球失去了无线电联系。5月19日,“金星1号”在距离金星9.6万公里处飞了过去,进入了日心轨道,没有传回任何探测数据。

1967年6月12日,苏联发射了重量1060千克的“金星4号”。10月18日,“金星4号”释放了直径1米,重量383千克的着陆器。虽然着陆器在着陆时损坏,但却成为了世界上第一个撞击金星的航天器。

1970年8月17日,苏联发射了重量1180千克的“金星7号”。12月25日,“金星7号”释放了重量500千克的着陆器成功的实施了世界上第一次金星表面软着陆,同时向地球发回了关于金星的气温、气压、大气成分等数据。

1975年6月8日,苏联发射了重量5000千克的“金星9号”。6月14日,发射了重量5100千克的“金星10号”。10月22日,“金星9号”释放了重量1500千克的着陆器并发回了世界上第一张金星全景照片。10月25日,“金星10号”成为了世界上第一颗人造金星卫星。

苏联共发射了16个金星探测器,获得了大量的科学数据,为人类初步认知金星奠定了基础。1984年12月15日和27日,苏联还分别发射了“织女1号”和“织女2号”探测器。1985年6月11日和15日,“织女1号”和“织女2号”分别抵达金星并投下了探测器,随后利用金星的引力踏上了探测哈雷彗星的旅程。1986年3月6日,“织女1号”在距离哈雷彗星8900公里处飞过,成为世界上第一个探测哈雷彗星的航天器。3月9日,“织女2号”在距离哈雷彗星8200公里处飞过,传回了700多张照片和大量的科学数据。

1962年4月26日,苏联发射了自己的第一颗照相侦查卫星“宇宙-4号”。该卫星重4750千克,以“东方号”宇宙飞船为基础改装而成,三天后在苏联上空回收。苏联由此发展的第一代侦查卫星,可以在轨停留时间4至8天。到了1975年发展第四代侦查卫星时,机动侦查能力得到了极大提高,一颗卫星已经拥有了多个回收舱,在轨停留时间30天至59天。

苏联前四代侦察卫星都是胶片回收型光学成像卫星,分辨率1至4米。1987年研制了第五代高机动、高分辨率传输型侦察卫星,重量6700千克,携带光电遥感仪(CCD相机),分辨率3米。其中1987年12月发射的“宇宙-1810号”第五代侦察卫星,在轨停留了长达259天。苏联的第六代侦察卫星则是具有了数字图像传输和胶卷回收舱的双重功能。1997年6月6日俄罗斯发射的“宇宙2344-号”数字成像侦查卫星的重量已经达到了20吨。

侦察卫星是苏联发射数量最多的卫星,由于在技术上与美国有较大的差距,只能靠数量来弥补。苏联时期平均每年要发射30颗侦察卫星,全部隐藏在“宇宙号”系列卫星中(“宇宙-1号”卫星于1962年3月16日发射,苏联称用于研究地球磁场和其它科研工作)。

1962年11月1日,苏联发射了重量863.5千克的火星探测器“火星1号”,可惜在距离地球1.06亿公里时失去了联系。多年后的1971年5月19日,“火星2号”上路,11月27日进入了火星轨道。“火星2号”释放的登陆舱在着陆后即失去了联系,但仍成为世界上第一个到达火星的人造物体。“火星2号”的轨道舱则成为了火星的人造卫星,共环绕火星飞行了362圈,于1972年8月22日结束了使命。

1971年5月28日,苏联发射“火星3号”,12月2日实现了在火星上的软着陆,成功的发回了火星的照片,遗憾的是登陆舱只工作了短短的20秒。苏联发射了多颗火星探测器,多数都以失败告终。

2011年11月9日,俄罗斯重拾火星探测计划,在拜科努尔航天发射场使用“天顶-2SB”运载火箭发射了“火卫一·土壤”号探测器。这个重量近15吨的探测器,堪称世界上最重的行星探测器,计划在火卫一上采集土壤样本,同时将搭载的中国第一个火星探测器“萤火1号”释放到火星轨道上。结果“火卫一·土壤”号发射后发生故障,整个计划失败。

1965年4月23日,苏联发射了第一颗通信卫星“闪电1号”,用来电话、电视和数据的传播,同时也用于军事通信。该卫星外形为头部成锥形的圆柱体,重约1200千克,可以传送200路电话。1971年11月24日,第二代通信卫星“闪电二号”发射。1974年11月2日,第三代通信卫星“闪电三号”发射。由于闪电卫星的通信容量小且寿命短,因此三代闪电卫星共发射了上百颗,全部运行在近地点460至630公里(南半球),远地点40000公里(北半球)偏心率很大的椭圆轨道上,以利于处于高纬度地区的苏联地理环境。只有1974年7月发射的“闪电1S号”是唯一一颗静止轨道通信卫星。

1975年12月,苏联开始发射地球静止轨道通信卫星“彩虹”系列、“荧光屏”系列和“地平线”系列。苏联解体后,俄罗斯继承了这些太空资产并继续发展发射这些型号的卫星。

1967年11月27日,苏联发射了第一颗导航卫星“宇宙-192号”,并以此为基础在1968年建成了类似美国“子午仪”导航系统的第一代卫星导航网“奇卡达”系统。“奇卡达”由6颗卫星组成,运行在1000公里高度的轨道上,只供军方使用。

由于第一代卫星导航网的局限性,苏联开始在1976年研制新一代导航卫星网“全球导航卫星系统(格罗纳斯GLONASS)”。1982年10月12日,苏联在拜科努尔航天发射场使用“质子”号运载火箭以一箭三星的方式,将格罗纳斯系统的首批卫星“宇宙-1413号”、“宇宙-1414号”和“宇宙-1415号”送入太空。卫星主体外形呈阶梯型圆柱体,重量1400千克,运行在19100公里高度的轨道上。整个系统计划发射包括一颗备用星在内的24颗卫星,以8颗卫星为一组运行在3个轨道面上,定位精度20米。1995年12月14日组网完成,1996年1月18日正式投入使用。

1995年3月7日,俄罗斯联邦总统叶利钦签发237号令,格罗纳斯系统向民用设施开放,卫星定位信号军民混用。苏联解体后,俄罗斯经济困难,格罗纳斯系统最少时只剩下了7颗卫星可以使用。1998年12月,俄罗斯发射了3颗新一代补网卫星,2000年10月13日再次发射了3颗补网卫星,才使格罗纳斯系统维持了下来。

1967年12月27日,苏联使用R-36洲际弹道导弹改装的“旋风”号运载火箭发射了世界上第一颗海洋监视卫星“宇宙-198号”,这是一颗主动型雷达监视卫星(US-A)。1968年3月22日发射了第二颗海洋监视卫星“宇宙-209号”,后续第三颗卫星的发射失败。此后1970年10月至1973年12月发射了6颗第二代海洋监视卫星,其中从1972年8月21日发射的“宇宙-506号”卫星开始使用核电池。1974年5月15日发射了“宇宙-651号”,两天后发射了“宇宙-654号”,两颗卫星组网飞行形成了同一轨道面工作的双基站雷达卫星。苏联利用多颗海洋监视卫星同时工作,可以定位美国为首的北约国家航空母舰战斗群并提供航向和航速等信息情报。

1977年9月18日,苏联在拜科努尔航天发射场发射了核动力海洋监视卫星“宇宙-954号”,这颗重量2700千克的卫星上携带着450千克的核电池。一个半月后的11月1日,“宇宙-954号”发生了故障,开始在250公里高度的飞行轨道上坠落,大量放射性尘埃不仅污染了大气环境,同时还污染了加拿大不列颠哥伦比亚省洛特群岛上大奴湖东部约5万平方公里的面积,这是世界航天史上首次发生的来自太空的核污染事故。加拿大军方的直升机找到了卫星残骸,共收集了大小不一的碎片3000个,总重75公斤,整个搜索回收行动耗资1480万加元。1980年11月21日,加拿大外交部长麦圭根宣布,苏联政府就核动力卫星坠落加拿大向加方赔偿300万加元。

“宇宙-954号”的事故在国际上引起了极其强烈的反响,苏联逐步放弃了雷达型海洋监视卫星的发射,继而发展被动型电子海洋监视卫星(US-P)。由于苏联早期的海洋监视卫星寿命较短,只有40天左右,后期才达到了6至12个月,因此发射的数量达到了上百颗。

1969年3月26日,苏联使用R-7运载火箭在普列谢茨克航天发射场发射了第一颗气象卫星“流星号”。该星重量1200千克,携带摄像机和红外探测仪等设备,运行在高度650公里的极地圆形轨道上。1970年3月“流星号”停止了工作,2012年3月27日坠落在南极毛德皇后地。

截止1977年4月5日,苏联共发射了第一代“流星号”气象卫星27颗。1975年7月11日,苏联发射了重量1500千克的第二代“流星号”气象卫星,至1982年共发射了9颗。1985年10月2日,苏联发射了重量1750千克的第三代“流星号”气象卫星。1994年10月31日,俄罗斯发射了第一颗静止轨道气象卫星“电气号”,该星重量2580千克。

2003年11月21日,俄罗斯在奥伦堡州亚斯内基地使用由SS-18(撒旦)洲际导弹改装的“第聂伯”号运载火箭,成功的进行了一箭32星的发射,创造了一箭多星新的世界纪录。卫星来自阿拉伯联合酋长国、美国、日本、波兰、乌克兰、意大利、加拿大、荷兰、南非等国。最大的一颗是阿拉伯联合酋长国的遥感卫星,重量300千克。最小的一颗是南非边长各为10厘米的立方体卫星,重量1200克。

苏联作为世界上最早发射卫星的国家,为世界航天事业的发展做出了不可磨灭的贡献。冷战时期,出于同美国争霸的需要,苏联进行了多达2000多次的航天发射,其中1976年一年就进行了121次航天发射。苏联解体后,俄罗斯虽然一度遇到了经济困难和政治混乱,但苏联时期遗留的航天底蕴还在,俄罗斯仍是世界上最重要的航天技术大国之一。

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