暴風雪太空梭計畫

暴風雪太空梭計畫

暴風雪太空梭計畫(俄語:Бура́н)是一個存在於前蘇聯時代的可重複使用太空船計畫。計畫始於1976年,由當時蘇聯的中央空氣動力學研究所負責,以回應由美國國家航空航天局負責的太空梭計畫。

簡介

蘇聯的政治家認為,太空梭計畫將會是一個有效的軍事武器,因為美國國防部亦有參與美國的太空梭計畫之中,希望藉此製造一個潛在性的軍事威脅以平衡在冷戰中各方的勢力。這個計畫是蘇聯中太空探索史中最大型及最昂貴的計畫。縱然暴風雪號在外型上與美國國家航空航天局的太空梭相似,但其實功能上差別甚大。
暴風雪太空梭計畫(俄語:Бура́н)是一個存在於前蘇聯時代的可重複使用太空船計畫。計畫始於1976年,由當時蘇聯的中央空氣動力學研究所負責,以回應由美國國家航空航天局負責的太空梭計畫。蘇聯的政治家認為,太空梭計畫將會是一個有效的軍事武器,因為美國國防部亦有參與美國的太空梭計畫之中,希望藉此製造一個潛在性的軍事威脅以平衡在冷戰中各方的勢力。這個計畫是蘇聯中太空探索史中最大型及最昂貴的計畫。縱然暴風雪號在外型上與美國國家航空航天局的太空梭相似,但其實功能上差別甚大。暴風雪號太空梭及能量號火箭模型暴風雪太空梭計畫

其實蘇聯的可重複使用太空船計畫,早於1950年代末的太空時代時已經埋下了伏線。縱然這些構思沒有被繼續下去,及統一統籌過,但蘇聯的可重複使用太空船的構思相對較舊。在暴風雪計畫前,史上並沒有任何一個計畫到達生產階段。
太空梭的構思首次見於研發高空噴射客機風暴(Burya)。風暴的研發當時已經進入原形的階段,已知曾作出數次測試飛行,但最終被中央委員會取消這個計畫。風暴的最終目標是可以攜帶一個核彈頭,推測是前往美國後再折返基地。風暴的研發被終止是基於決定了要發展洲際彈道飛彈。另一個例子是於60年代研發的Zvezda(俄語星星的意思),亦同樣進入了原形階段。無獨有偶,在幾十年後的國際太空站計畫中,服務艙被命名為“Zvenzda”。在Zvezda後,直至暴風雪計畫出現為止依然有零星少許的可重複使用計畫。
位於茹科夫斯基鎮的暴風雪號太空試驗台,MACS,1999年在縮減及實際終止暴風雪太空梭計畫前,截止1989年為止的計畫飛行任務如下: 1991年-小鳥號 首次無人飛行,任務為期1至2天。 1992年-小鳥號 第二次無人飛行,任務為期7至8天。進行軌道飛行演習及太空站對接測試。 1993年-暴風雪號 第二次無人飛行,任務為期15至20天。 1994年-太空梭2.01 首次載人飛行測試,任務為期24小時。船上裝有生命維持系統及兩張彈射座椅。機員兩名,伊格爾・沃爾克為指揮官,亞歷山大・伊萬欽科為飛行工程師。 第二次載人飛行測試,將包括兩名太空人。 第三次載人飛行測試,將包括兩名太空人。 第四次載人飛行測試,將包括兩名太空人。 其後計畫中的小鳥號第二次無人飛行被更改為提前於1991年進行:1991年12月-小鳥號(太空梭1.02)第二次無人飛行,任務為期7至8天。進行軌道飛行演習及太空站對接測試: 與和平號太空站的“水晶號”艙自動對接; 太空站上人員轉到太空梭上,以進行一系列的系統測試24小時,當中包括遙遠控制器。 從太空站分離並於軌道上自動飛行 與載人的聯盟號-TM101太空船對接 太空船上人員轉到太空梭上,以進行一系列的系統測試24小時。 自動分離及返回地球降落暴風雪太空梭計畫

暴風雪計畫的發展始於1970年代的早期,用以回應美國的太空梭計畫。正當蘇聯的工程師喜好一架小型而輕巧的載具之際,軍方的領導卻傾向直接而全面地複製擁有三角翼的太空梭,藉以維持兩個超級大國之間的勢力平衡。
太空梭的建造始於1980年,首架成型的暴風雪太空梭在1984年完成出廠。在1983年7月,由一架比例為實物1:8的模型(BOR-5)進行了一次次軌道的測試飛行。隨著計畫進行,總共作出了五次以實物模型進行的測試飛行。後期更有一架稱為OK-GLI,或者“暴風雪號空氣動力學模疑”的試驗機,安裝上了四台噴射引擎在機尾進行測試。試驗機能以自己力量起飛,當到達測試的指定地點後,引擎熄滅讓OK-GLI滑翔回基地。這樣的測試為日後的暴風雪號提供了珍貴的飛行數據。而且這些數據與美國的企業號試驗機被噴射客機運載升空後降落的方法所得出的數據不同。另一邊廂的企業號,由於其設計是打算以可重複使用的太空船為主,故設計上不可改裝上噴射引擎。OK-GLI共作了24次測試飛行,直至試驗機被“耗盡”為止。
暴風雪號的首次及唯一一次的軌道飛行任務,於1988年11月15日UTC3:00順利發射升空。它是由經特別設計的能源號火箭推進器送上太空。由於此次任務是無人駕駛,所以機上並沒裝有生命保障系統,操控台上的顯視屏亦沒有裝上任何軟體。 任務之中,暴風雪號用了206分鐘圍繞地球兩周。在返回地球時,太空梭在拜科努爾太空中心的跑道上進行了自動降落程式。
在縮減及實際終止暴風雪太空梭計畫前,截止1989年為止的計畫飛行任務如下:
1991年-小鳥號 首次無人飛行,任務為期1至2天。
1992年-小鳥號 第二次無人飛行,任務為期7至8天。進行軌道飛行演習及太空站對接測試。
1993年-暴風雪號 第二次無人飛行,任務為期15至20天。
1994年-太空梭2.01 首次載人飛行測試,任務為期24小時。船上裝有生命維持系統及兩張彈射座椅。機員兩名,伊格爾・沃爾克為指揮官,亞歷山大・伊萬欽科為飛行工程師。
第二次載人飛行測試,將包括兩名太空人。
第三次載人飛行測試,將包括兩名太空人。
第四次載人飛行測試,將包括兩名太空人。
其後計畫中的小鳥號第二次無人飛行被更改為提前於1991年進行:
1991年12月-小鳥號(太空梭1.02)第二次無人飛行,任務為期7至8天。進行軌道飛行演習及太空站對接測試:
與和平號太空站的“水晶號”艙自動對接;
太空站上人員轉到太空梭上,以進行一系列的系統測試24小時,當中包括遙遠控制器。
從太空站分離並於軌道上自動飛行
與載人的聯盟號-TM101太空船對接
太空船上人員轉到太空梭上,以進行一系列的系統測試24小時。
自動分離及返回地球降落
總結構/降落系統的質量:42,000公斤 功能系統及推進力的質量:33,000公斤 太空梭主發動機:14,200公斤 最大載荷:30,000公斤 最大起飛重量:105,000公斤 尺寸長度:36.37米 翼長:23.92米 高度(使用著陸架時):16.35米 荷載艙長度:18.55米 荷載艙直徑:4.65米 機翼角度:78度 機翼後掠角:45度 推進力軌道機動引擎總驅動力:17,600 kgf 軌道機動引擎比沖:362秒 操縱總衝量:5 kgf-sec 反動力控制系統(RCS)總驅動力:14,866 kgf RCS平均比沖:275-295 sec 正常最大推進燃料載入:14,500公斤 位於茹科夫斯基MACS的暴風雪太空梭太空測試場,1999年暴風雪太空梭計畫

位於茹科夫斯基鎮的暴風雪號太空試驗台,MACS,1999年在首次飛行之後,蘇聯因缺乏資金及當時的政局而把計畫暫時擱置。導致其後的兩台軌道載具,預計於1990年完成的小鳥號及1992年完成的一台永遠無法完成。整個計畫最終由時任俄羅斯總統的葉爾欽正式於1993年6月30日宣布終止。在終止前,整項暴風雪計畫已經花費200億盧布(109)
雖然坊間普遍接受了終止計畫是因為缺乏資金,但亦有傳聞指因暴風雪號的首次飛行返回地球時嚴重損毀,導致不可能再作第二次飛行。即使暴風雪號從軌道回來後的照片及影片依然無法消除這個假設。
整個計畫原意是為了提升國家形象、進行研究,以及追上和美國太空梭計畫一樣同等水平的科技。當中還包括向在1986年發射升空,一直服務直至2001年的和平號太空站提供補給。但最終和平號太空站亦被一架太空梭探訪,可惜的是該架太空梭是美國的,而並非暴風雪號。
暴風雪SO,本來用以把和平號太空站與暴風雪號太空梭對接的組件,再終在執行太空船-和平任務時被改裝,以便把太空站與美國的太空梭進行對接。
除了五架正式的暴風雪號太空梭外,還有八架試驗機。試驗機用以測試數據或者作大氣飛行,亦有些僅為測試電子組件擺放、駕駛程式的模型。
照片 編號 建造日期 用途 現況
太空飛行暴風雪太空梭(生產型載具)
太空梭OK-1K1-暴風雪號(GRAU編號:11F35 K1) 1986年 無人飛行(1988年) 於2002年一次飛機庫倒塌中被壓毀
太空梭OK-1K2-小鳥號(GRAU編號:11F35 K2) 1988年 完成度95至97%,未曾使用 現為哈薩克所有,存放於拜科努爾太空中心的MIK大樓
太空梭OK-2K1-貝加爾號(?)(GRAU編號:11F35 K3) 1990年(?) 未完成 收藏於德國辛斯海姆(Sinsheim)的航空博物館之中
太空梭OK-TK(?)(GRAU編號:11F35 K4) 1991年(?) 未完成 部份被拆開,其餘部份存放在莫斯科附近的圖什諾(Tushino)機器製造廠之中
太空梭2.03(GRAU編號:11F35 K5) 1992年(?) 未完成 已拆散
空中及靜態試驗機
OK-M(後稱OK-ML-1) 1982年 靜態測試 靜態測試部份:零件、常溫靜態載入、質量慣性矩、載荷、發射載具接口測試(水平及垂直)。存放於拜科努爾太空中心之中
OK-KS(003) 1982年 靜態電力/整合測試 靜態測試部份:電子及電力。存放於科羅勒夫的能量號工廠
OK-MT(後稱OK-ML-2) 1983年 機械模型 靜態測試部份:設備使用說明、液體及氣體載入方法、密封系統完整性、船員進出、說明書。存放於拜科努爾太空中心。
OK-GLI(暴風雪模疑BST-02) 1984年 空中測試 模疑空中試驗機。共進行過25次空中試飛及9次滑行測試。最終由辛斯海姆汽車及科技博物館購入,原本預定於2005年付運到德國。但直至2006年6月為止仍被停放在巴林。
OK-??? (005?) 靜態測試 震動及真空試驗機。現存位置不詳。
OK-TVI 靜態熱力/真空測試場 靜態測試部份:熱力/真空環境測試箱、熱平衡過程。現存位置不詳。
OK-??? (008?) 靜態測試 震動及真空試驗機。現存位置不詳。
OK-TVA 靜態測試 結構試驗機:載入及壓力、熱力及震動。存放於莫斯科的高爾基公園之中。
相關按比例製作之實物模型及太空船
BOR-4 1982年至1984年 米格-105螺鏇太空飛機模型 螺鏇太空飛機的1:2模型,曾被發射過5次。存放於莫斯科的閃電科學生產聯合體(NPO Molniya)公司之中。
BOR-5(kosmos號) 1983年至1988年 暴風雪號1:8模型的次軌道測試 曾被發射5次。現存閃電科學生產聯合體公司之中。
坐部份實物原大 醫療生物測試
GLI水平飛行模疑器 飛行控制軟體調教
風管模型 比例由1:3至1:550的模型 曾建造85個不同比例的模型
氣體動力學模型 比例由1:15至1:2700的模型
在美國太空梭哥倫比亞號於2003年發生空中解體事故後,均引起了不少人揣測把俄羅斯的能源號火箭及暴風雪號太空梭重新投入服務的可能性。但是可惜的時,包括火箭推進器及太空梭本身的所有裝備,都因為蘇聯解體後沒用而失修或被用作其他用途而不能再次重組。
技術數據
位於茹科夫斯基MACS的暴風雪太空梭太空測試場,1999年質量分解
總結構/降落系統的質量:42,000公斤
功能系統及推進力的質量:33,000公斤
太空梭主發動機:14,200公斤
最大載荷:30,000公斤
最大起飛重量:105,000公斤
尺寸
長度:36.37米
翼長:23.92米
高度(使用著陸架時):16.35米
荷載艙長度:18.55米
荷載艙直徑:4.65米
機翼角度:78度
機翼後掠角:45度
推進力
軌道機動引擎總驅動力:17,600 kgf
軌道機動引擎比沖:362秒
操縱總衝量:5 kgf-sec
反動力控制系統(RCS)總驅動力:14,866 kgf
RCS平均比沖:275-295 sec
正常最大推進燃料載入:14,500公斤
[編輯] 與美國太空梭的相似之處
由於暴風雪太空梭的出現是隨哥倫比亞號太空梭之後,及由於兩個太空梭系統的外表相似性—令人聯想起兩款超音速客機圖-144與協和式客機的相似—因此有很多人揣測冷戰期間的間諜在發展蘇聯的太空梭上扮演重要的角色。但除了外表的相似之外,其實還有很多重要差異存在。因此,間諜的幫助可以只是外表的照片及早期的結構設計而已。
與美國太空梭的主要不同處
暴風雪並不是能量號火箭推進器不可或缺的部份,它只是能量號可載荷的其中一種。任何質量達80公噸的組件均可以被能量號發射升空。
能量號打從設計階段開始就是為了配合不同用途,而非只作暴風雪太空梭的發射器。最重一次配裝(雖未曾建造)可以把重達200公噸的組件送上軌道。
能量號亦適合把組件送到月球,但這種改裝從未經測試過。
由於暴風雪太空梭適合載人飛行及無人飛行任務,故它擁有自動降落能力。但人手操控下的版本從未運作過。美國的太空梭後來亦被翻新以擁用自動降落能力,經改裝後的太空梭任務首次見於STS-121任務之上。
由於太空梭上沒裝有主要火箭引擎,因此空出了空間及重量負載額外組件。機上的最大圓筒狀結構是能量號運載火箭,而並非燃料缸。
火箭推進器使用液態燃料(煤油/氧氣)
能量號的運載器及主引擎本來設計成可重複使用,但最終因經費被削減而沒有被製造。美國的太空梭亦有一具可重複使用的主引擎及固體火箭推進器。但燃料缸會因在大氣層里燃盡而不可找回,所以每次發射均需裝上一個新的外置燃料缸。
暴風雪太空梭在標準設定上可以搭載30公噸到軌道上,而美國的太空梭只有25公噸。
暴風雪太空梭擁有高的升阻比(6.5),對比美國的太空梭只有5.5的升阻比。
暴風雪太空梭的設計可以從軌道載20公噸組件回地球,對比美國的太空梭只能載回15公噸的組件。
暴風雪太空梭與美國的太空梭上的隔熱瓦片放置方法不同。蘇聯工程師們相信他們的放置方法在熱度力學上較為優勝。暴風雪太空梭上的隔熱瓦片沒有灰色的加強碳化物嵌板及在機頭蓋帽之上。當中,前者的損毀被視為2003年美國太空梭哥倫比亞號解體事件的主因。
暴風雪太空梭的軌道機動系統使用較為安全一點的推進燃料(GOX/煤油),這種燃料低毒性、高性能。
暴風雪太空梭被設計成可以平放在發射台以便被特製的火車軌道運送,到達發射場地後才垂直擺放。這使暴風雪太空梭的移動比美國太空梭要快,因為美國的太空梭只能作垂直移動因此移動非常緩慢。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們