載人空間飛行：那些人和那些事兒（上）

李成智

1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林完成了人類歷史上首次載人航天飛行。雖然他的飛行只持續(xù)了106分鐘，但開(kāi)啟了人類通向宇宙的大門(mén)，其科學(xué)、技術(shù)、政治、經(jīng)濟(jì)的影響廣泛而深遠(yuǎn)。這次歷史性的飛行其實(shí)始于東西方冷戰(zhàn)。為了獲得全球霸權(quán)，蘇、美兩國(guó)展開(kāi)了導(dǎo)彈競(jìng)賽、衛(wèi)星競(jìng)賽、探月競(jìng)賽、載人航天競(jìng)賽，這些項(xiàng)目的獲勝者均為蘇聯(lián)。蘇、美兩個(gè)大國(guó)展開(kāi)多項(xiàng)競(jìng)賽的背后，還有兩個(gè)航天大師之間的無(wú)言競(jìng)爭(zhēng)，一位是蘇聯(lián)專家謝爾蓋·帕夫洛維奇·科羅廖夫，另一位是德國(guó)專家沃納·馮·布勞恩（1945年被引渡到美國(guó)，1955年加入美國(guó)籍）。由于蘇、美兩國(guó)國(guó)情不同，制度不同，導(dǎo)彈與航天科研體制不同，導(dǎo)致結(jié)果大相徑庭：蘇聯(lián)的尤里·加加林成為太空旅行第一人。

洲際彈道導(dǎo)彈—蘇聯(lián)首先試射

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后不久，冷戰(zhàn)隨即爆發(fā)，蘇聯(lián)和美國(guó)這對(duì)戰(zhàn)時(shí)盟友變成了對(duì)手。面對(duì)新形勢(shì)，雙方都試圖通過(guò)擴(kuò)充軍備來(lái)實(shí)現(xiàn)各自的戰(zhàn)略意圖—稱霸世界。在發(fā)展現(xiàn)代武器裝備方面，美國(guó)的策略是以原子彈為核心，以遠(yuǎn)程轟炸機(jī)為投送方式，早期或多或少地忽視了導(dǎo)彈的研制。蘇聯(lián)在大力發(fā)展原子彈的同時(shí)，考慮到遠(yuǎn)程轟炸機(jī)的研制難度大，因而把原子彈的投送方式寄托在新興的火箭武器上。

利用德國(guó)的V—2導(dǎo)彈技術(shù)、硬件、設(shè)備以及專家，蘇聯(lián)很快消化吃透了德國(guó)的火箭技術(shù)，并組裝試射了10枚V—2導(dǎo)彈。此后，蘇聯(lián)仿制成功P—1近程導(dǎo)彈，改進(jìn)研制了P—2導(dǎo)彈，并利用自行研制的新型發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功P—5中程導(dǎo)彈。1954年發(fā)射的P—5M導(dǎo)彈首次實(shí)現(xiàn)了“兩彈結(jié)合”（原子彈和導(dǎo)彈）。這種核導(dǎo)彈于1956年5月21日正式裝備部隊(duì)。P—5M核導(dǎo)彈的研制成功，為進(jìn)一步研制洲際彈道導(dǎo)彈和發(fā)展航天科技奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也大大提高了總設(shè)計(jì)師科羅廖夫的影響力。

1952—1953年間，格魯什科領(lǐng)導(dǎo)第456設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)了一系列液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并通過(guò)新型燃燒室設(shè)計(jì)、多燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)、解決燃燒穩(wěn)定振蕩問(wèn)題等技術(shù)攻關(guān)，研制出推力達(dá)百噸級(jí)的RD—107和RD—108火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。以這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，科羅廖夫領(lǐng)導(dǎo)研制的兩級(jí)洲際彈道導(dǎo)彈P—7全長(zhǎng)約29米，最大寬度約10.3米，起飛重量267噸，最大起飛推力4762.8千牛。P—7在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到適應(yīng)性和通用性，因此很容易改制成航天運(yùn)載火箭。1957年8月21日，世界上第一枚洲際彈道導(dǎo)彈P—7成功地進(jìn)行了全程試射，射程達(dá)到8000千米。這次成功具有多種意義：一是蘇聯(lián)搶在美國(guó)之前（提前6個(gè)月）發(fā)射成功洲際導(dǎo)彈，使東西方兩大陣營(yíng)的軍事力量對(duì)比發(fā)生了某種深遠(yuǎn)的變化；二是為蘇聯(lián)率先跨入空間時(shí)代奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

人造地球衛(wèi)星—蘇聯(lián)搶先發(fā)射

第二次世界大戰(zhàn)后，許多國(guó)家的科學(xué)家都在研究發(fā)射人造地球衛(wèi)星的可能性，并建議為了和平目的和開(kāi)發(fā)宇宙的需要研制發(fā)射人造地球衛(wèi)星。1946年9月，在巴黎召開(kāi)的第6屆國(guó)際實(shí)用機(jī)械會(huì)議上，美國(guó)加州理工學(xué)院的馬林納和索末菲宣讀了《利用火箭遠(yuǎn)離地球的問(wèn)題》，倡導(dǎo)發(fā)射用于研究外層空間的衛(wèi)星。美國(guó)空軍的蘭德公司自1946年起就開(kāi)展發(fā)射人造衛(wèi)星的可能性以及衛(wèi)星在科學(xué)與軍事領(lǐng)域應(yīng)用的研究，還曾建議于1951年發(fā)射小型衛(wèi)星?？茖W(xué)家的極力倡導(dǎo)，不僅引起了政界人士的注意，更引起了一般公眾的極大興趣。國(guó)際地球物理年（IGY）的創(chuàng)辦是為了給參加的各國(guó)科學(xué)家們提供共同研究地球環(huán)境的機(jī)會(huì)，這就更加使人清楚地看到發(fā)展人造地球衛(wèi)星的必要性。1954年夏，國(guó)際無(wú)線電科學(xué)協(xié)會(huì)與國(guó)際地形學(xué)和地球物理聯(lián)合會(huì)通過(guò)了在地球物理年（1957—1958年）期間發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星的決議，并得到了美國(guó)和蘇聯(lián)代表的支持和響應(yīng)。

在蘇聯(lián)，人造地球衛(wèi)星的主要倡導(dǎo)者是吉洪拉沃夫。早在1934年，他就在首屆全蘇同溫層研究會(huì)議上發(fā)表題為《應(yīng)用火箭飛行器研究同溫層》的報(bào)告，提出用火箭把人造地球衛(wèi)星發(fā)射到同溫層和宇宙空間的設(shè)想。二戰(zhàn)后，他組織一個(gè)專家小組進(jìn)行了大量研究和計(jì)算工作，證明多級(jí)火箭原則上可使重物達(dá)到第一宇宙速度。在科羅廖夫和格魯什科的積極爭(zhēng)取下，吉洪拉沃夫在1948年的軍事彈道科學(xué)院年會(huì)上，作了題為《在現(xiàn)代技術(shù)水平下借助空間火箭達(dá)到第一宇宙速度和制造人造地球衛(wèi)星的可能性》的報(bào)告，引起了科學(xué)家們的充分關(guān)注。

1954年，吉洪拉沃夫在《關(guān)于人造地球衛(wèi)星》的報(bào)告中，充分論證了利用二級(jí)火箭可以達(dá)到第一宇宙速度并可用于發(fā)射人造地球衛(wèi)星?？屏_廖夫非常熱心太空飛行及發(fā)射人造地球衛(wèi)星甚至載人飛船。他認(rèn)為，正在研制的P—7洲際導(dǎo)彈具有很大的改進(jìn)潛力，將其稍加改進(jìn)就可以作為發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭。由于人造地球衛(wèi)星的巨大科技、政治與軍事價(jià)值，科羅廖夫認(rèn)為蘇聯(lián)人造地球衛(wèi)星計(jì)劃必須盡快得到政府批準(zhǔn)，以便搶在美國(guó)之前率先發(fā)射成功第一顆人造地球衛(wèi)星。

1954年5月26日，吉洪拉沃夫主持起草了致蘇聯(lián)國(guó)防工業(yè)部部長(zhǎng)烏斯季諾夫的長(zhǎng)篇報(bào)告，不但提出應(yīng)盡快研制發(fā)射最簡(jiǎn)單的人造地球衛(wèi)星，爭(zhēng)取領(lǐng)先其他國(guó)家，而且還談到未來(lái)發(fā)射大型載人空間站以及實(shí)現(xiàn)載人登月等問(wèn)題。鑒于美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾1955年7月29日已經(jīng)批準(zhǔn)了美國(guó)的衛(wèi)星計(jì)劃，1955年8月8日，蘇共中央政治局正式批準(zhǔn)開(kāi)展人造地球衛(wèi)星研制。1956年1月30日，蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議發(fā)布命令，決定在1957—1958年內(nèi)研制發(fā)射人造地球衛(wèi)星。

蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星計(jì)劃包括四個(gè)部分：研制運(yùn)載火箭；建設(shè)航天發(fā)射場(chǎng)；研制衛(wèi)星本體和星上科學(xué)儀器；建設(shè)地面測(cè)控網(wǎng)。

為了使運(yùn)載火箭達(dá)到第一宇宙速度以發(fā)射人造地球衛(wèi)星，技術(shù)人員對(duì)P—7洲際導(dǎo)彈進(jìn)行了改裝，取消武裝部有效載荷，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)。將芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)起飛推力調(diào)小到588千牛左右，助推級(jí)分離后，芯級(jí)再以911千牛的全推力工作。改裝成的運(yùn)載火箭定名為衛(wèi)星號(hào)，起飛重量267噸， 起飛推力4880千牛，低軌道最大運(yùn)載能力500千克。衛(wèi)星號(hào)在發(fā)射衛(wèi)星過(guò)程中，起飛時(shí)5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作；飛行120秒后，將4個(gè)助推級(jí)拋放，此時(shí)飛行高度約為50千米，速度為3200米每秒；最后芯級(jí)以最大推力繼續(xù)工作180秒，將衛(wèi)星送入地球軌道。

蘇聯(lián)首座航天發(fā)射場(chǎng)選址在哈薩克蘇維埃社會(huì)主義共和國(guó)境內(nèi)的丘拉坦地區(qū)，離拜科努爾不遠(yuǎn)的一處沙漠，1955年1月開(kāi)始建設(shè)，定名為拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)。發(fā)射場(chǎng)由發(fā)射區(qū)、保障區(qū)和監(jiān)控站等組成。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，發(fā)射區(qū)包括中心發(fā)射區(qū)、東發(fā)射區(qū)和西發(fā)射區(qū)。中心發(fā)射區(qū)設(shè)有總裝測(cè)試廠房、控制測(cè)試大樓、大型地面發(fā)射區(qū)、地下發(fā)射井、推進(jìn)劑貯存庫(kù)、液氧工廠和其他輔助設(shè)施以及行政管理、訓(xùn)練和住宅等建筑。在發(fā)射場(chǎng)和周圍地區(qū)還建有大量的地面測(cè)控網(wǎng)。該發(fā)射場(chǎng)后來(lái)成為蘇聯(lián)最大的航天發(fā)射基地。目前，該發(fā)射場(chǎng)屬哈薩克斯坦共和國(guó)管轄。

人造地球衛(wèi)星和星上設(shè)備由吉洪拉沃夫領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)。1956年底，他建議“衛(wèi)星造得小點(diǎn)，簡(jiǎn)單一點(diǎn)，最好為30千克重”?？屏_廖夫支持這一建議，他認(rèn)為：“第一顆衛(wèi)星的外形應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單而富于表現(xiàn)力，要近似于自然天體。在人們的意識(shí)中，它將是人類航天時(shí)代開(kāi)始的永恒象征。”為了在全世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)效應(yīng)，他還指出：“我們不能忽視目前進(jìn)行的試驗(yàn)所具有的歷史意義……無(wú)線電發(fā)射機(jī)應(yīng)該有這樣的波長(zhǎng)：讓世界各地的無(wú)線電愛(ài)好者能夠接收到它的信號(hào)。重要的是，要計(jì)算好第一顆衛(wèi)星的軌道及其光學(xué)性質(zhì)，使地球上所有人能親眼看到它的飛行。”

蘇聯(lián)的第一顆人造地球衛(wèi)星被稱為人造地球衛(wèi)星1號(hào)（CΠ-1），或按俄語(yǔ)發(fā)音稱為斯普特尼克1號(hào)，其外形是球狀，由鋁合金制造，直徑0.58米，重83.62千克。衛(wèi)星周圍對(duì)稱安裝4根彈簧鞭狀天線，傾斜伸向后方，其中一對(duì)長(zhǎng)2.4米，另一對(duì)長(zhǎng)2.9米，衛(wèi)星內(nèi)部充以0.12兆帕（1.3大氣壓）的干燥氮?dú)?。下半球殼表面是熱控制系統(tǒng)的輻射表面；上半球殼外部裝有隔熱層。

蘇聯(lián)科學(xué)院確定的衛(wèi)星主要科學(xué)探測(cè)項(xiàng)目有：測(cè)量200～500千米高度的大氣速度、壓力、磁場(chǎng)、紫外線和X射線等數(shù)據(jù)，第二顆衛(wèi)星上還將攜帶動(dòng)物，用以考察動(dòng)物對(duì)空間環(huán)境的適應(yīng)能力。為此，衛(wèi)星本體內(nèi)安裝了電池組、無(wú)線電發(fā)射機(jī)、熱控制系統(tǒng)組件、轉(zhuǎn)接元件、溫度和壓力傳感器及其他科學(xué)探測(cè)儀器。電池組由3個(gè)銀鋅電池構(gòu)成，電池組中央的矩形槽內(nèi)安裝兩臺(tái)交替工作的無(wú)線電發(fā)射機(jī)，工作頻率分別為20.005和40.002兆赫。

1957年10月4日晚，衛(wèi)星號(hào)運(yùn)載火箭攜帶世界上第一顆人造地球衛(wèi)星CΠ-1在拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)升空。衛(wèi)星進(jìn)入近地點(diǎn)215千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)947千米、傾角65°、周期96.2分鐘的橢圓形軌道。它在軌道上共計(jì)運(yùn)行了92天，繞地球飛行約1400圈，最后于1958年1月4日再入大氣層時(shí)燒毀。這顆衛(wèi)星在技術(shù)上進(jìn)行了星內(nèi)溫度壓力試驗(yàn)、地上大氣密度測(cè)量和電離層研究，并用衛(wèi)星探測(cè)出幾百千米高空的空氣阻力。同科學(xué)研究結(jié)果相比，其政治影響和對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響更加深遠(yuǎn)。

1957年10月4日午夜，莫斯科電臺(tái)向全世界公布了蘇聯(lián)首顆人造地球衛(wèi)星已成功發(fā)射進(jìn)入軌道的消息。塔斯社的報(bào)道宣稱：“人造地球衛(wèi)星開(kāi)辟了星際航行的道路?！辈痪?，世界各地都能通過(guò)無(wú)線電接收到這顆衛(wèi)星從天上發(fā)出來(lái)的“的……的……”的聲響。人造衛(wèi)星的成功發(fā)射，標(biāo)志著人類終于跨入了航天時(shí)代。同時(shí)這也意味著，蘇美太空競(jìng)賽的第一個(gè)回合的勝利者是蘇聯(lián)。

月球探測(cè)—蘇聯(lián)首獲成功

蘇聯(lián)衛(wèi)星號(hào)運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力大大超過(guò)美國(guó)早期的幾種運(yùn)載火箭，而且還有進(jìn)一步發(fā)展的潛力。借助火箭的優(yōu)勢(shì)，蘇聯(lián)在月球探測(cè)領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大領(lǐng)先成果。

在月球探測(cè)領(lǐng)域，美國(guó)起步較早，率先嘗試向月球發(fā)射簡(jiǎn)單的無(wú)人探測(cè)器。在早期的月球探測(cè)過(guò)程中，運(yùn)載火箭的推力和運(yùn)載能力是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。如果運(yùn)載能力不夠，探測(cè)器根本就不可能離開(kāi)地球。這樣就完不成任何空間探測(cè)任務(wù)。1958年8月到12月，美國(guó)無(wú)人行星探測(cè)“先驅(qū)者”計(jì)劃共發(fā)射了4個(gè)探測(cè)器。第一個(gè)探測(cè)器（后追稱先驅(qū)者0號(hào)）在發(fā)射到16千米高時(shí)，運(yùn)載火箭發(fā)生了爆炸，探測(cè)器也粉身碎骨。10月11日發(fā)射的先驅(qū)者1號(hào)，已經(jīng)離開(kāi)地球達(dá)11.4萬(wàn)千米。但由于火箭的能力不足，未能將探測(cè)器加速到第二宇宙速度。最終這幾個(gè)探測(cè)器都落回了地面。1959—1960年間，美國(guó)又相繼發(fā)射了4個(gè)先進(jìn)的先驅(qū)者號(hào)探測(cè)器。由于運(yùn)載火箭表現(xiàn)欠佳，這些造價(jià)昂貴的月球探測(cè)器也都報(bào)銷了。

1959年1月2日，蘇聯(lián)發(fā)射了月球1號(hào)探測(cè)器，取得了很大成功。它到達(dá)了離月球只有5000千米的地方，測(cè)量到月球和地球的磁場(chǎng)、宇宙射線的強(qiáng)度、太陽(yáng)輻射以及星際分子等數(shù)據(jù)。后來(lái)，這個(gè)探測(cè)器進(jìn)入日心軌道，成為第一顆人造行星。同年9月12日，蘇聯(lián)發(fā)射的月球2號(hào)探測(cè)器也取得了極大的成功。它是第一個(gè)擊中月球的人造物體，在撞到月面之前，向地球發(fā)回了有關(guān)月球磁場(chǎng)和輻射帶的重要資料。同年10月4日發(fā)射的月球3號(hào)探測(cè)器則首次觀察到神秘的月球背面，并拍攝到月球背面約70%的面積。雖然由于探測(cè)器的性能不理想，得到的資料質(zhì)量不高，但它畢竟使人類第一次看到了月球的背面，科學(xué)意義十分重大。蘇聯(lián)取得的這些新成就進(jìn)一步提高了國(guó)家聲望。蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫也將這些成就宣傳到了極致。他在1959年9月12日訪問(wèn)美國(guó)時(shí)，正值蘇聯(lián)發(fā)射月球2號(hào)探測(cè)器，他特地向美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾介紹蘇聯(lián)在航天領(lǐng)域取得的成就，聲稱“蘇聯(lián)已經(jīng)將勛章掛在了月球上”。為增強(qiáng)宣傳效果，他還特別向艾森豪威爾贈(zèng)送了一個(gè)金屬月球模型。

載人航天競(jìng)賽拉開(kāi)序幕

蘇聯(lián)搶先發(fā)射成功世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，率先發(fā)射成功月球探測(cè)器之后，接著，更有政治與宣傳意義的載人太空飛行競(jìng)賽的序幕拉開(kāi)?？屏_廖夫在領(lǐng)導(dǎo)研制各類導(dǎo)彈的同時(shí)，還把載人航天作為他的重要努力方向，并千方百計(jì)以他的影響力促成載人航天飛行一步一步成為現(xiàn)實(shí)。蘇聯(lián)早在1956年4月就開(kāi)始了載人太空飛行的初步規(guī)劃工作，其中包括載人登月飛行。蘇聯(lián)在1957年11月發(fā)射的第二顆人造地球衛(wèi)星上便有密封艙和生命保障系統(tǒng)，里面裝了一只名為萊卡的小狗。這顆衛(wèi)星可以看作是第一艘宇宙飛船，萊卡也可看作第一名宇航員。衛(wèi)星在點(diǎn)火、發(fā)射、加速、入軌以及失重等飛行條件下，這只小狗似乎感覺(jué)很好。

真正將載人航天提上議事日程的是蘇聯(lián)第一設(shè)計(jì)局的吉洪拉沃夫和費(fèi)奧克蒂斯托夫，他們?cè)?958年8月提出開(kāi)展載人航天的可行性研究，并在科羅廖夫的支持下進(jìn)行了生命保障、控制系統(tǒng)等方面的研究。由于導(dǎo)彈計(jì)劃由軍方控制，第一設(shè)計(jì)局在擬定飛船計(jì)劃時(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)它的軍事價(jià)值—載人軌道偵察。1959年4月，他們提交了“東方號(hào)飛船設(shè)計(jì)草案”，提出在P—7導(dǎo)彈的改進(jìn)型基礎(chǔ)上加裝第三級(jí)，可以將5噸載荷送入地球軌道。

科羅廖夫非常清楚蘇聯(lián)和美國(guó)運(yùn)載火箭的現(xiàn)狀。蘇聯(lián)頭兩顆衛(wèi)星比美國(guó)最初一系列衛(wèi)星重得多，但蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)只有一種運(yùn)載火箭，而美國(guó)則至少有兩種運(yùn)載火箭，而且美國(guó)的宇宙神、雷神、大力神導(dǎo)彈均有改裝成大型運(yùn)載火箭的潛力。當(dāng)時(shí)的衛(wèi)星號(hào)運(yùn)載火箭也具有改裝成大型運(yùn)載火箭的潛力，科羅廖夫意識(shí)到，只要抓緊時(shí)間并做出努力，蘇聯(lián)有可能盡早發(fā)射成功載人飛船。1958年6月5日，科羅廖夫等專家向蘇聯(lián)最高領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫通報(bào)了利用現(xiàn)有技術(shù)，改進(jìn)P—7火箭，實(shí)現(xiàn)載人太空飛行的可能性。

赫魯曉夫?qū)μ沼?jì)劃顯示出異乎尋常的興趣，這或許是基于政治和外交上的考慮。加之1958年10月美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）成立后，美國(guó)大肆宣傳其水星載人航天計(jì)劃，強(qiáng)烈的好勝心理和同美國(guó)再次競(jìng)賽的意識(shí)促使他很快做出決定，加速推進(jìn)蘇聯(lián)的載人太空飛行計(jì)劃。1959年5月22日，蘇聯(lián)政府發(fā)出絕密命令，正式批準(zhǔn)載人飛船研制計(jì)劃。

這項(xiàng)計(jì)劃實(shí)際上具有雙重目的，而主要目的是研制軍方迫切需要的無(wú)人偵察衛(wèi)星?？屏_廖夫則通過(guò)他的影響力以及赫魯曉夫的支持成功地在命令中加入了“同時(shí)開(kāi)發(fā)衛(wèi)星式載人飛船”的字樣。最終，衛(wèi)星式載人飛船被命名為東方號(hào)，相應(yīng)的運(yùn)載火箭也被命名為東方號(hào)。

科羅廖夫在設(shè)計(jì)第一枚洲際彈道導(dǎo)彈P—7及衛(wèi)星號(hào)運(yùn)載火箭過(guò)程中，把起飛推力設(shè)計(jì)得很大并留有較大的余量或許就是為載人航天作技術(shù)準(zhǔn)備。蘇聯(lián)用于載人航天的第一種運(yùn)載火箭—東方號(hào)火箭大致就是在衛(wèi)星號(hào)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)上加裝第三級(jí)構(gòu)成的，各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)也都得到更新，推力與可靠性均有所提高。這些表明，蘇聯(lián)航天界早已有了載人太空飛行的思想準(zhǔn)備和行動(dòng)。這也是蘇聯(lián)在載人航天這一重大領(lǐng)域再次擊敗美國(guó)的原因之一。

載人航天面臨著許多要解決的新問(wèn)題，包括火箭起飛的過(guò)載和飛船的失重對(duì)宇航員健康的影響、太陽(yáng)輻射和微流星對(duì)飛船和宇航員的影響、飛船生命保障系統(tǒng)、飛船的外形設(shè)計(jì)、飛船返回時(shí)氣動(dòng)加熱的防護(hù)、飛行控制以及飛船著陸與回收等。1958年8月，不同方案的可行性研究先后完成。從各種報(bào)告來(lái)看，首次載人太空飛行采取何種形式明顯地分成兩種觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)主張像美國(guó)水星飛船那樣，首先進(jìn)行亞軌道飛行，也就是彈道飛行，飛船并不繞地球飛行，而是沿一條很陡的拋物線上升、下降，持續(xù)時(shí)間僅僅十幾分鐘。主張這種觀點(diǎn)的人認(rèn)為，亞軌道飛行可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)成果，而且能保證較高的安全性。利用亞軌道飛行取得的經(jīng)驗(yàn)可以為未來(lái)軌道飛行創(chuàng)造條件。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為首次飛行即應(yīng)采取軌道飛行方式，即至少繞地球軌道飛行一周。

經(jīng)過(guò)一番熱烈的討論，在科羅廖夫的支持下，最后決定直接進(jìn)行載人軌道飛行，理由是：①亞軌道飛行幾乎要做與軌道飛行完全相同的工作，難易程度并沒(méi)有很大差別；②軌道飛行面臨的重大問(wèn)題無(wú)非是長(zhǎng)時(shí)間失重和太陽(yáng)輻射及微流星的影響，這些問(wèn)題可通過(guò)幾次不載人飛行試驗(yàn)加以認(rèn)識(shí)和解決；③亞軌道飛行也要解決非常關(guān)鍵的再入和回收這一嚴(yán)峻的問(wèn)題，從安全上看，兩種飛行方式差別不大；④軌道飛行的成果要比亞軌道飛行大得多。

東方號(hào)飛船的外形選擇也是一個(gè)爭(zhēng)議很大的問(wèn)題。有人認(rèn)為圓柱體最合理，有人主張采用圓錐體，有人建議半球形，也有人擁護(hù)球形。設(shè)計(jì)師費(fèi)奧克蒂斯托夫力主采用球形。在聽(tīng)取了各方面意見(jiàn)和理由之后，科羅廖夫同意采用球形結(jié)構(gòu)，他指出：“我贊成以球形作為宇宙飛船結(jié)構(gòu)的意見(jiàn)。球形能夠容納下宇航員座艙和它返回地面用的降落傘。而且在一定外形尺寸的條件下，對(duì)稱形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部容積最大。另外，球形還有明顯的象征意義?！笨屏_廖夫顯然懂得，采用球形形狀有利于減少再入時(shí)氣動(dòng)熱流的不利影響，而且有利于在各種速度下保持穩(wěn)定。東方號(hào)飛船主要由費(fèi)奧克蒂斯托夫領(lǐng)導(dǎo)的小組設(shè)計(jì)，因此他被稱為東方號(hào)之父。

在解決再入防熱問(wèn)題上，東方號(hào)飛船基本上沿用了彈道導(dǎo)彈的再入防熱技術(shù)，即在飛船返回艙涂裝相對(duì)笨重的高密度燒蝕材料。后來(lái)，蘇聯(lián)飛船的防熱結(jié)構(gòu)才過(guò)渡到隔熱性能好的低密度燒蝕材料。

東方號(hào)飛船系統(tǒng)方案的詳細(xì)技術(shù)評(píng)價(jià)工作于1958年11月開(kāi)始。1959年初，開(kāi)始設(shè)計(jì)第一艘飛船。與此同時(shí)，飛船各分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也加緊進(jìn)行，包括高度控制、通信、軌道轉(zhuǎn)移等分系統(tǒng)。到1959年底，飛船的設(shè)計(jì)工作全部結(jié)束。東方號(hào)飛船由兩部分組成，上端是球形乘員艙，直徑2.3米，重2.46噸，乘員艙外部有兩根遙控天線和頂端安裝的通信天線，通信天線下端是一個(gè)小型通信電子設(shè)備艙。乘員艙側(cè)旁有一個(gè)觀察窗和一個(gè)彈射窗。艙內(nèi)除裝有生命保障設(shè)備及食物外，還有電視攝像機(jī)、光學(xué)定向裝置、宇航員觀測(cè)裝置和宇航員應(yīng)答裝置。宇航員在飛行時(shí)一直躺在彈射座椅上，生命保障系統(tǒng)可供宇航員生存10晝夜。在緊靠乘員艙處有18個(gè)球形高壓氮?dú)夂脱鯕馄?，用以為宇航員提供盡可能類似地面的大氣環(huán)境。氣瓶下端是儀器艙，為一圓臺(tái)和圓錐形的結(jié)合體，最大直徑2.43米，高2.25米，重2.27噸。它的側(cè)面有3根鞭狀天線，底端還有兩個(gè)通信天線。反推發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)劑貯箱位于末端，反推發(fā)動(dòng)機(jī)用于飛船再入前制動(dòng)變軌，采用硝酸和苯氨作為推進(jìn)劑，推力16.8千牛，比沖266秒。這個(gè)系統(tǒng)能把飛船的速度減到155米每秒。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，末級(jí)火箭和飛船是一同進(jìn)入軌道的，因此軌道上的飛船總長(zhǎng)達(dá)7.35米。

宇宙飛船從外太空再入返回難度極大，首先要通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)減速。由于當(dāng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性不高，萬(wàn)一發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)失敗，飛船就回不來(lái)了。為此，蘇聯(lián)設(shè)計(jì)師想了一個(gè)簡(jiǎn)單的提高回收可靠性的辦法，這就是采用較低的軌道。東方號(hào)飛船采用近地點(diǎn)只有180千米的低軌道，這樣低的高度的大氣對(duì)飛船軌道衰減十分厲害。一旦制動(dòng)火箭系統(tǒng)失靈，飛船可以在10天內(nèi)逐漸衰減降低軌道，最終以不太大的再入速度返回地面。另一個(gè)好處是飛船不必使用復(fù)雜的軌道保持系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于飛船不是以垂直高速再入而是以大傾角相對(duì)緩慢地再入，因而燒蝕防熱設(shè)計(jì)會(huì)容易些。但是，低軌道也帶來(lái)了一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)：飛船的再入和著陸地點(diǎn)很難預(yù)測(cè)，而且往往離發(fā)射場(chǎng)地很遠(yuǎn)。

飛船返回后在海上濺落回收相對(duì)安全?？屏_廖夫最初也計(jì)劃采用水星計(jì)劃所設(shè)想的海上回收方案。赫魯曉夫卻堅(jiān)持第一艘蘇聯(lián)載人飛船必須在蘇聯(lián)領(lǐng)土上降落，理由是如果在公海上降落，西方航天專家和記者勢(shì)必蜂擁而至，那么蘇聯(lián)航天技術(shù)就會(huì)暴露在西方面前，不利于保密。這個(gè)命令使科羅廖夫等設(shè)計(jì)人員十分為難，因?yàn)樵陉懙厣辖德涞陌踩暂^低。如果采用火箭減速，那么飛船系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)變得異常復(fù)雜，重量也會(huì)大大增加。如果用降落傘也必須相當(dāng)大才能回收一個(gè)幾噸重的飛船。最后不得不采用一個(gè)冒險(xiǎn)性很大的方案：不回收返回艙而只回收宇航員，即在飛船再入大氣層離地面7000米左右時(shí)，將宇航員連同座椅一道彈射出去，并用降落傘緩慢降落，而飛船返回艙則由另一只降落傘回收。這種辦法看似比較安全，但實(shí)際上在宇航員彈射時(shí)，飛船的速度比飛機(jī)快得多，宇航員用降落傘著陸能否成功是個(gè)未知數(shù)。由于時(shí)間緊迫，已不可能充分進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。

1960年5月15日，第一艘東方號(hào)飛船進(jìn)行不載人發(fā)射，以考核制動(dòng)火箭的工作情況。飛船在軌道上飛行3天后，計(jì)劃進(jìn)行制動(dòng)火箭試驗(yàn)。由于點(diǎn)火時(shí)飛船的方向差了180度，結(jié)果飛船沒(méi)有進(jìn)入下降軌道，而是進(jìn)入了一個(gè)更高的軌道。1960年7月23日，另一艘東方號(hào)飛船不載人發(fā)射時(shí)，由于運(yùn)載火箭發(fā)生故障，飛船沒(méi)有進(jìn)入地球軌道。1960年8月19日，第三艘東方號(hào)飛船發(fā)射，上面載有兩只小狗。這是一次完整的試驗(yàn)，考察整個(gè)發(fā)射、入軌及回收全過(guò)程的性能。飛船在軌道上飛行了約1天。當(dāng)制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，儀器艙與返回艙正常分離。在距地面有一定距離時(shí)，載有動(dòng)物的小艙室彈出返回艙外并安全回收，降落地比預(yù)期的僅差10千米。試驗(yàn)取得圓滿成功。然而后面的兩次試驗(yàn)卻遭失敗，一次是12月1日，另一次是12月下旬。前一次試驗(yàn)在回收時(shí)，飛船再入角很大，惡劣的氣動(dòng)加熱導(dǎo)致飛船燒毀，兩只小狗因此喪命。后一次試驗(yàn)則是運(yùn)載火箭第三級(jí)沒(méi)有工作，飛船未能入軌。

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的檢查和修改，1961年3月，3艘東方號(hào)飛船運(yùn)抵拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，前兩艘計(jì)劃用于補(bǔ)充試驗(yàn)，第三艘正式用于載人飛行。3月9日和3月25日，兩艘飛船先后搭載一只小狗進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，遙測(cè)結(jié)果表明飛船和動(dòng)物一切正常。最后飛船均安全再入并成功回收。這些成就預(yù)示載人軌道飛行即將開(kāi)始。（未完待續(xù)）