曾創造航天史上最嚴重撞擊事故，後以157次發射獲評最勤奮飛船

小火箭出品

本文作者：邢強博士

在逐漸形成小火箭的宇宙飛船系列文章的第1季的過程中，有關要求小火箭講述蘇聯的進步號貨運飛船的留言累積了很多。那麼，小火箭就以進步號貨運飛船的小系列來完結小火箭飛船系列文章的第1季吧！

畢竟，作為一款發展最早、技術上最為成熟、改進型號最多、親眼見證了禮炮-6號、禮炮-7號、和平號和國際空間站等大型航天器的成長曆程的飛船，進步號是值得我們送上祝福的。

進步號貨運飛船，到小火箭發出這篇文章的時候，已經發射升空157次，超過了其他所有類型的飛船。

進步號貨運飛船系列文章將與大家共同探討如下幾個問題：

進步號貨運飛船與蘇聯載人飛船的傳承關係；

進步號飛船的總體設計情況；

進步號與其他飛船的大小對比；

進步號飛船經歷的那些歲月；

進步號的標準載貨組成；

進步號與空間站的對接；

進步號再入大氣層。

本文是小火箭進步號貨運飛船系列文章的第2篇。小火箭在這裡將繼續完成上述第5、6和7個問題的探討。

5.載貨

進步號無人貨運飛船採用經典3艙布局，從頭到尾，依次為加壓貨艙、燃料艙和推進器艙。基本上，進步號貨運飛船就是大貨車與油罐車的結合之後，又加上了能夠在太空中飛行的能力的一個小傢伙。

那麼，進步號貨運飛船通常會以怎樣的搭配來運貨的呢？

前文提過，早期的進步號貨運飛船，發射重量在7.021噸至7.249噸之間（由具體的載貨情況決定），最大載貨重量為2.3噸（進步1號至進步23號）或2.5噸（進步24號至進步42號）。後來的進步號貨運飛船，最大載貨能力能夠達到2.6噸。

宇航員打開進步號貨運飛船的艙門。哈！這個感覺應該是和過節的時候拆禮物包裝盒的感覺很像吧！

2016年7月17日，一枚聯盟火箭將一艘進步飛船送入太空。小火箭就以這艘進步MS-03飛船為例，來說明進步飛船當中的貨物到底會有哪些。

進步貨運飛船的貨艙內，液體、固體貨物各自會有獨立的包裝，並且所有的貨物包裝都有防止亂跑的固定裝置，看上去，還是很有序的。

燃料艙有1175千克貨物：

705千克空間站所需燃料；

420千克水；

28千克壓縮氧氣；

22千克壓縮空氣；

加壓貨艙有1230千克貨物：

318千克食品（另附餐巾紙、食物殘渣收集袋）；

273千克水處理設備；

148千克公共衛生用品（廁紙、固體排泄物袋子、垃圾袋、固液分離泵）；

135千克個人衛生用品（內衣褲、藥品、手持空氣質量監測儀、清洗用品、急救包）；

19千克溫度控制設備（另附空氣濾芯、替換的管路）；

78千克電池設備；

19千克氣罐；

22千克導航控制設備備件；

23千克維護工具套件；

31千克私人物品（攜帶型播放器、電池、信封）；

15千克科學實驗設備；

5千克整理袋；

83千克曙光號貨艙替換設備；

39千克空間站熱交換器替換部件；

22千克美國宇航員貨物。

燃料艙有1175千克貨物+加壓貨艙有1230千克貨物=2405千克貨物。

6.對接

聯盟載人飛船富有特色的桿-錐式對接系統成了該系列飛船的標誌性技術。上圖為聯盟TMA-03M飛船與MRM-1 Rassvet對接，為國際空間站運送3名宇航員。攝於2011年12月23日。

從這張對接在空間站上的進步號飛船的照片來看，她簡直和聯盟號是一模一樣的：經典的3艙段布局，一對太陽能帆板。好在飛船的加壓貨艙上寫著碩大的「進步」，這或許算是她與聯盟飛船最大的區別了。

進步貨運飛船的對接機構。濃濃的機械感，給小火箭留下了深刻的印象。

進步M-13M（NASA序號進步45號）正準備與國際空間站對接。

進步M-66飛船（NASA編號進步33號）正準備與國際空間站對接。攝於2009年2月13日。

進步M-26M號

進步號貨運飛船的星下點軌跡

聯盟載人飛船與進步M-20M無人貨運飛船

聯盟與進步兩兄弟同時對接在國際空間站上，是不是很親切，很熱鬧？其實國際空間站可以接受更多飛船的對接。如小火箭的下圖所示：

進步號貨運飛船的對接瞄準顯示系統，黑白色的畫面，很有時代感。

從國際空間站的俄羅斯艙段向下看，正好是進步MS-03貨運飛船正在進行自動對接。嗯，這艘飛船裡面載的貨物，小火箭已經在上文中詳細給出了。

進步貨運飛船的Kurs自動對接系統的天線

說起這套系統，實際上，歐空局的ATV貨運飛船上也使用了俄羅斯的自動對接系統來進行備份。

蘇聯第一次載人太空飛行的東方計劃里，曾經試著在短時間內從同一發射架，只隔一兩天發射兩個航天器（1962年東方3號、東方4號，1963年東方5號、東方6號）。這兩次火箭的制導控制系統都將兩個航天器送至幾乎完全相同的軌道。然而因為東方飛船缺乏軌道控制推進器，因此兩艘飛船無法交會。雖然一開始兩者間距僅有5至6.5公里，但後來則眼瞅著逐漸漂離到了相距數千公里。

人類太空飛船第一次與空間站的對接發生在1971年6月7日，由聯盟11號載人與禮炮1號空間站完成。

提起進步號貨運飛船的自動對接，那還是得說一下她少有的一次失誤吧！

1997年6月25日，進步號貨運飛船給和平號空間站運送補給。就在她準備與和平號對接的過程中，她一不小心，一下子就撞上了和平號。

這一撞可了不得，進步號創造了人類航天史上最嚴重的碰撞事故。進步號撞穿了和平號空間站的艙壁。空間站內的空氣立刻噴涌而出。好在2名英勇的俄羅斯宇航員臨危不懼，沒有乘坐逃生飛船離開，而是冒著生命危險找到了洞口，並及時將洞口堵住，保住了和平號空間站。

上圖為和平號空間站上被進步號飛船撞擊後的光譜艙。在艙壁和太陽能帆板上，我們依然能夠看到進步號撞擊留下的痕迹。從那之後，美國宇航局開始重新考慮與俄羅斯的太空合作細節。1998年6月，撞擊事故發生1年後，最後一名在和平號空間站執行任務的美國宇航員搭乘發現號太空梭離開。

不過，總體來說，進步號的可靠性還是非常高的，偶爾淘氣一下，算是來爭取一下大家的關注吧。

有關航天器在軌交會對接的原理，詳見相關的書籍。比如目前小火箭手裡的兩本比較經典的太空技術書籍中對交會對接的演算法都有詳細介紹：

經典的《軌道設計指南》

該書第8章講述了衛星在軌對接的軌道動力學的原理。

這本《太空技術》相對來說薄一些。

小火箭的好友大多已經對這些方程有了較為深入的研究，在此不再贅述。

不過，提到空間對接技術，小火箭覺得不得不提一下巴茲·奧爾德林博士。

1963年1月，巴茲·奧爾德林向麻省理工學院提交了博士論文。時年33歲的他詳細推導了航天飛行器在軌交會對接的方程，並因此項貢獻，獲得了麻省理工學院太空工程專業的博士學位。

後來，奧爾德林博士與阿姆斯特朗搭乘阿波羅11號，登上了月球表面。上圖為第二個踏足月球的人類，奧爾德林博士。攝於1969年7月20日。

巴茲·奧爾德林有關交會對接的博士論文有比較好的可讀性，小火箭推薦大家閱讀。不過，鑒於該文章年代久遠，已較難找全原文。小火箭與小火箭好友共同努力，終於獲取了麻省理工學院保存的奧爾德林博士論文的全文。給小火箭公號回復 「對接」 2字，可獲得論文高清電子版。上圖為小火箭截取的奧爾德林博士的畢業論文中的一幅示意圖。

如果有人不愛計算方程，或者不愛閱讀相關技術文獻的話，小火箭就只好避開公式推導，在這裡給出進步號貨運飛船與國際空間站自動對接的軌道示意圖了：

進步號飛船的入軌精度還是夠用的。

3.再入

進步M-17飛船剛剛與國際空間站分離。她亮起燈，向國際空間站道別。

與聯盟載人飛船不同，進步號飛船是無法在返回的時候保留完整返回艙的。上圖為俄羅斯的一間廠房裡堆砌的聯盟號飛船的返回艙。

這個在西伯利亞地區發現的加壓氣瓶看起來比較眼熟。按照其被發現的時間，再結合那段時期的飛船發射情況，可以判斷它來自於進步MS-04號。按正常情況，進步貨運飛船的大部分船體會在再入大氣的時候燒毀。這個氣瓶之所以保留了下來是因為進步MS-04沒能正常發射入軌，而是在升空384秒後失去了控制。

這是從國際空間站上拍攝的進步M-10M貨運飛船再入大氣層燒毀時的畫面。該照片攝於2011年10月29日，那時，太空梭已經全部正式退役，而私人航天公司、日本、歐空局等發射機構的貨運飛船尚未挑起重擔。進步號貨運飛船肩負著為國際空間站的所有艙段提供食物和淡水的重要任務。

上圖是2014年，進步42號貨運飛船再入大氣時的場景。美么？這就是進步號貨運飛船完成使命後，向這個世界告別時的樣子。

這是2016年的一艘進步MS貨運飛船再入大氣時的樣子。進步貨運飛船沒有防熱大底，飛船會在再入稠密大氣的時候燒毀。空間站的宇航員可以將來不及清洗的內衣、其他難以回收利用的固體殘渣或者一些想要徹底丟棄的物品放入貨運飛船。按照預定再入彈道，這艘進步號像一顆火流星那樣，飛速掠過太平洋上空，剩餘的少許殘骸墜入了紐西蘭海域。

進步號貨運飛船，展示了蘇聯太空探索技術的另外一面。在這裡，對太空的嚮往不再是像N-1火箭那樣的近乎瘋狂，也不像能源火箭和暴風雨太空梭那樣給人留下無限的唏噓與感慨。不再難以複製，也不再無法預知，進步號貨運飛船以她的157次發射和出色的任務表現把踏實肯干、低調靠譜的精神展示得淋漓盡致。

感謝大家對小火箭的支持！

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小火箭：2017年2月24日，進步號無人貨運飛船與國際空間對接的情況

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