两飞船完成对接后,航天员互访是这样进行的:首先,两名美国航天员(另一名留在“阿波罗”座舱内)进入对接过渡舱,经25分钟,舱内转变为一个大气压的普通空气之后,两人便进入“联盟”号访问。访问约数小时之后,他们再回到对接过渡舱。为了防止低压症,两个人要在一个大气压的条件下,在这里呼吸纯氧2小时,用以排除血液中的氮气,再经25分钟,舱内气压转变为0.35大气压纯氧,然后才回到“阿波罗”号飞船的座舱。第二天,一名苏联航天员(另一名留在“联盟”号内)仿此程序进行回访。至此,互访就算完成了。
对接中的所有其他技术问题,在美、苏两国所有参与对接人员的友好和通力合作下,都获很好解决。“阿波罗”号和“联盟”号飞船的空间对接取得圆满成功。“联盟”号前苏联航天员、指令长阿列克赛·列沃诺夫对于这次太空对接回忆说:“对准另一个国家的飞船进行对接、提高太空安全、准备宇宙探索中的伟大合作,所有这些和创造性的崇高工作鼓舞着两个国家的专家队以及所有参加阿波罗——联盟号对接试验计划的人们去克服一切困难。”
“礼炮7”号与“联盟T13”的对接
第三批航天乘员结束“礼炮7”号—“联盟T12”号空间站复合体的工作之后,自1984年10月2日起,“礼炮7”号空间站工作在自动方式状态。在5个月的时间里,地面测控中心定期和它进行无线电联系,工作均很正常。
“礼炮”7号空间站模型可是,最后的一次会期,发现空间站处理地面命令的发射接收设备有故障,导致和“礼炮7”号的所有无线电联系中断。地面得不到空间站系统状态和遥测信息,不再有可能通过无线电有效控制空间站位置、启动其高度控制设备和发动机,以保证自动汇合以及运输飞船和它的对接。
很明显,只有太空航天乘员才有可能恢复空间站的正常功能。为此,第一,必须算出运输飞船已经接近寂静的空间站天线方向图。一般说来,空间站无线电信号作为航天员的信标。第二,航天飞船和航天员乘务组准备进行一次飞行来完成这一困难工作。为此,飞船需要配置附加设备。然后非常重要的是拟定一个新的弹道汇合方向图,并和测控中心进行会期训练。
地面雷达设备用于测定空间站的现在轨道位置,其足够的测量精度用于计算和预测空间站的运动参数,这些信息使得可能引导运输飞船到达空间站所在区域。地面观测表明,空间站稳定飞行,没有自转和翻转现象,这一点是非常重要的。因为快速转动的空间站,运输飞船是不可能与其进行对接操作的。
由地面拟定的运输飞船接近“礼炮7”号空间站的方案是按下列顺序进行的:在距离空间站大约10千米处,航天员用光学仪器使运输飞船的一个轴对准空间站。在地球视线这边,空间站像一颗异常明亮的星照耀着黑色的天空背景。一旦飞船轴对准了空间站,其信息便输入船上计算机。几个这种信号送入船上计算机内存,计算机便“知道”船的确切位置,使飞船在接近空间站轨迹上接收数据,计算机能控制轨迹修正量使飞船接近空间站。
当飞船离空间站只有2~3千米时,如果交会正常,航天员将对飞船进行控制。在接近站后,飞船应围绕它飞行到达对接舱并靠近。为此拟定了所需要的计算方法,很多数据进入计算机内存,使飞船能完成这些调度。航天员带上专用光学导航仪器、一个激光测距器和一个夜视仪。夜视仪在飞船进入地球阴影之前尚未接近空间站时使用。飞船必须“悬浮”在空间站上面,对空间站保持一定距离,既要在视线内,又不要撞上它。
运输飞船和航天乘员组的准备工作是在1985年3月开始的。航天乘员包括弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克。弗拉基米尔曾4次航天,是很有经验的航天员,他曾进入开放空间,特别重要的是他有过人工对接的经验。1982年,前苏联和法国联合飞行期间,他显示了高超的技能。维克多曾致力于空间站的设计,他知道空间站的每一个部位,同样,他也不是第一次航天飞行。1981年他曾在“礼炮6”号工作、停留过75天。
1985年6月6日,“联盟T13”飞船载着弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克进入轨道。6月8日早上,“联盟T13”飞船来到离空间站大约10千米处。弗拉基米尔将飞船侧轴对准空间站并且通过返回舱的舷舱对“联盟T13”飞船进行观察,同时维克多·塞维尼克用他的命令将信息送入计算机。最后的轨道校正调度是自动进行的。在“礼炮7”号空间站离飞船2.5千米处,航天员对飞船手控。在船站间距离为200米时,“联盟T13”停止接近并悬浮。航天员记录下飞船接近空间站的照明条件,发现并不理想,于是他们和地面测控中心商量,测控中心同意接近,使飞船更靠近空间站。弗拉基米尔·捷尼贝可夫驾飞船围绕空间站飞行,把飞船引到对接舱,实现对接并获得成功。地面测控中心全体当班人员看到此情此景,发出热烈掌声和喝彩。
参加这次非常困难的交会和对接的专家们认识到,这具有根本性重要意义的技术成就,它远远超出完成这次交会对接任务本身的意义,对今后载人航天飞行的发展有重大影响。这次对接成功的事实证明,人类不仅可能接近要检查和修理的失效卫星,而且可能援救因技术原因不能返回地球的载人航天飞船上的乘员。
“礼炮7”号空间站的修复
当“联盟T13”号飞船接近“礼炮7”号时,专家们在地面测控中心的显示屏上看到两个同轴的太阳能电池帆板相互不平行,大约成70°~90°的交角。这意味着太阳能电池定向系统不能工作,同时也表明电源系统可能降能工作着,也可能已完全不工作。
“联盟T13”飞船和“礼炮7”号空间站对接之后,证明了这个判断是对的,电源系统确实不再工作。由于电源系统不能供电,空间站及其设备都已冻结——因为仪器、组合单元和机械不能在0摄氏度以下工作。很显然,气体成分支持和控制系统也不能工作。航天员不知道不带气体面具是否能够进入空间站,因为有可能是由火造成损坏而使站内无空气。在检查飞船和航天站之间的密封紧贴性时,航天员在“礼炮7”号的对接舱打开了空气锁并使对接舱和运输飞船之间的压力相等。在他们进入“礼炮7”号空间站的工作舱之前,弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克打开压力均衡阀并取空气样品。空间站的气体成分分析显示,它没有含有害杂质和有毒物质。确信这点之后,航天员打开盖并进入空间站工作舱。舱内温度在零摄氏度以下。
在对接舱,弗拉基米尔·捷尼贝可夫检查其中一个插座的电压,结果是零,最坏的情况已被证实。在工作舱,航天员试图从控制台送出一些命令,毫无反应。看一眼缓冲电池的电荷指示器,表明主电池的电完全放光了。
发生了什么事?空间站的技术状况如何?还可能在里面工作吗?这一连串的疑问摆在两位航天员的面前。除非空气能净化,否则在空间站内工作一天之后的二氧化碳浓度会达到危险的程度。空气再生系统由于没有电源而不能工作。但是除非乘员立即开始工作,否则他们不会发现故障并把它们排除。他们采用来自地球的建议,安装了一个临时通风系统,并接通第一个空气再生器。
接踵而来的问题是,有可能修好电源系统吗?开头,专家相信,如果电池坏了,不可能修好系统,但是寻找一种办法使空间站重新工作是首要的。
电源系统母线内没有电流,太阳能电池在光线一面时也是一样。这表明后者和缓冲电池不连着。因此,必须首先将太阳能电池和电源系统母线连接起来,以便对缓冲器电池再充电,但要做到这一点,必须首先激活遥控开关线圈(自动、非人工)。航天员不可将它连接运输飞船的电源,因为空间站的电路可能有故障,有可能会因此而毁坏飞船的电源系统,其结果就不可能回地球了。
工作人员最后拟定了一个复杂的、使电源系统恢复正常工作的修理程序。
根据地面测控中心的提议,航天员从电源系统母线上取下化学电池,找出故障电池并从线路中移去。幸运的是,8个电池只有2个是坏的。航天员希望把剩下的电池直接连接太阳能电池,以便对它们进行充电。根据地面的指示,航天员用电缆于1985年6月10日开始对第一节电池充电。运输飞船的高度控制系统定向空间站,使太阳能电池帆板得到最好的照明,并对化学电池充电。经过了若干小时,第一组已部分充上了电,它连接着电源系统母线。于是航天员接通遥控系统。地面测控中心这时已能评估空间站系统和组合的一般状况以及温度,但是空间站还在继续“取暖”。第一组电池充好后,其余电池组同时充电。接着航天员终于找到了电源系统停止工作的原因。在正常情况下,缓冲化学电池一旦充好电后,传感器就切断太阳能电池。但传感器出了毛病,发出一个错误的信号,切断了所有电池,并阻止它们今后再充电。每次空间站围绕地球飞行时,程序定时器发出连接太阳能电池的指令。但是在关键时刻,传感器把它们切断了,缓冲化学电池的电能马上耗尽。由于电池不工作,空间站上所有仪器和设备也停止了工作,空间站内温度也就降到0摄氏度以下。
如果当时有航天员在场,或者和地面无线电联系不中断,出了故障的传感器会被更换,或者用无线电信号断开传感器;地面测控中心曾不仅担心电源系统,而且也担心在仪表、组合以及机械中的温度会接近零摄氏度或甚至低于零摄氏度,因此水会冻结,水供系统会停止运转。
专家们估计,可能需要若干天甚至一个月的时间来加温。空间运输飞船只有一个有限的给水系统,能维持其乘员8天之用。考虑到“礼炮7”号站上有两小箱冻水以及一些在紧急时刻航天员可以使用的水,假使航天员把水的消费减到最低限度,水供也只能坚持到1985年6月21日,至多6月23日。
缓冲电池充好电后,弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克修复了电子线路。电源系统、太阳能电池、定向系统、热调节和遥测系统又重新开始工作。接着,开关打在照明位置,温度上升。到1985年6月16日,水供系统中的冰融化了,所以可以从中取水,危机终于克服。
给空间站加温必须谨慎进行。由于大气中已冷却的蒸汽已经集中和冻结在空间站的墙上,航天员不能打开恒温控制线路,否则冻在墙上的湿气会蒸发并凝结在冷的仪器、设备零件和连接器上,引起它们的故障。因此,航天员首先加温空气、仪器和其他设备,然后才打开恒温控制线路。
1985年6月13日,航天员检查高度控制系统、交会设备和推进系统,除非这些单元能正常地自动工作,才能完成交会、对接。否则以后要来的货运飞船不能和空间站对接。测试完之后,测控中心发射了一个“进步”号货运飞船。1985年6月23日黎明,“进步24”号货运飞船成功地自动对接在“礼炮7”号空间站的第二个对接舱口上。该飞船送去了新的一套缓冲化学电池、供给用水、燃料和为下一步载人飞行需要的重要仪器和设备。在地面工作人员的配合下,航天员又进行了研究工作并完成了实验计划。
修复后的“礼炮7”号空间站,又工作了相当一段时间。“和平”号空间站入轨后,通过运输飞船的太空穿梭飞行,将仪器设备从“礼炮7”号转运到新一代的“和平”号空间站后,“礼炮7”号航天站就停止使用。
对飞船和空间站的遥控技术
虽然飞船或空间站上有航天乘员,但是还有很多事情需要地面遥控。
首先,宇宙飞行需要很多计算,这里有轨道校正、飞船向空间站汇合、着陆用的弹道导航计算。第二,重要的是分析大量有关飞船和空间站技术条件、功能数据以及航天乘员身体条件的数据,这些数据从安装在飞船上的近1000个和空间站上的约2000个遥测传感器传送到地球。第三,航天员进行的实验结果数据,必须尽快处理和鉴定。为了消化如此大量的信息,要有功能很强的计算机系统支持。地面测控中心拥有计算机群体系统,占有数百平方米空间,显然,上述种种工作应该传送到地面做。
除此之外,新一代载人飞船和空间站越来越复杂。虽然航天员经过全面训练,但他们不可能像研制这些系统的科学家和工程师那样熟悉所有系统。因此,他们有时需要得到地面科学家和工程师的帮助。
为了从地面测控中心控制飞船和空间站上的系统,作为测控集体的一部分,有一批科学家和工程师昼夜工作着。
空间站在轨道上长期运行,使得有必要建立永久性测控服务。显然,服务人员还应定期轮换。为了有效地进行培训以及进行有效率的试验,必须研究和建立专门的训练模拟器。它带有一个能显示飞行状态的显示器且和测控中心的那个完全一样。指导老师从他的控制台制造故障来模拟飞船系统和仪器故障,训练学员确认这些故障,并能提出解决故障的建议。学员的表演将显示他在何种程度上已准备好与实际的宇宙飞船打交道。学员正式到地面测控中心工作,还要经过有效的考试。