主题：【原创】火星女王阿爱里塔：苏联早期载人火星探测计划（一） -- 新共和

火星女王阿爱里塔：

记苏联的早期载人火星探测计划

十月革命后的第七年，1924年9月25日，莫斯科的影院上映了一部由苏联梅兹拉庞电影制片厂摄制的科幻电影《阿爱里塔》（Аэлита）。该片由雅·阿·普洛塔萨洛夫导演，根据大作家阿·尼·托尔斯泰的同名小说改编。电影一上映就掀起了观映热潮，观众蜂拥而至，争睹这部情节新奇、构思大胆、场景壮丽的大片。影片讲述了一位莫斯科工程师罗斯和同事建造了一艘飞船来到火星，与火星女王阿爱里塔坠入爱河。这时，同船去的红军士兵古谢夫鼓动火星工人反抗骑在他们头上的统治阶级，火星爆发了革命，罗斯与阿爱里塔不得不痛苦地分别。

这部小说和电影产生了很大影响，苏联科幻书籍奖以“阿爱里塔”命名。电影打入了西方市场，同样引起了轰动。在很多人的心目中，“阿爱里塔”成了火星和火星探索的代名词。

《阿爱里塔》让新生的苏维埃公民们有了新的话题和目标。苏联星际探索的先驱之一弗里德里希·仓德尔（反作用推进研究小组领导人）在这时提出了著名的口号：向火星进军！

对当时的人类来说，这还只是一个振奋人心的远大目标，脱离地球引力飞向遥远行星的荆棘之旅，将由无数坚实而苦痛的脚步踏出来。

一、

1959年2月16日，科罗廖夫和苏联科学院院长凯尔迪什联名致信最高当局，呼吁研制重型运载火箭，发射载人飞船，进行星际探索。

与此同时，科罗廖夫的第一试验设计局第三部马科西莫夫（G. U. Maksimov）领导的一个小组开始研究“重型载人行星际飞船”：TMK。首次飞行计划在1971年6月8日开始，经过3年1个月2天后，航天员们于1974年7月10日回到地球。这艘前所未有的巨大飞船由新开发的N-1火箭发射入轨，这种火箭也是苏联登月计划使用的运载工具。实际上，后来苏联在登月竞赛中败给美国，原因之一就是N-1火箭的设计更适合发射TMK去火星，而不是发射L1登月飞船去月球，此是后话不提。

设计师们设想了TMK的两种发射方式，一种是直接用N-1发射载人的TMK，另一种是用N-1发射不载人的TMK，然后发射载有乘员组的联盟飞船与之对接，再飞往火星。TMK上有一个使用液氧/煤油的推进级，它将飞船从地球轨道推向火星。在它耗尽推进剂结束工作后，TMK的重量也由开始的75吨降至30吨了。

经过10个半月的日夜兼程，飞船飞临火星上空，航天员投下一个遥控着陆器，然后利用火星的引力加速，将自己抛入返航轨道，只需很小的中段轨道机动，就能飞回地球。

在加速期间，返回舱顶在驾驶舱头上。快到火星时，乘员舱从防护罩下探出头来，返回舱则被移到TMK的另一端。天线和太阳能帆板展开，整个飞船开始围绕重心旋转，制造人工重力。乘员舱长12米，直径6米，重15吨。

TMK从头到尾是这样布置的：

1、居住或驾驶舱，内部容积25立方米

2、工作或设备舱，包括为附加飞行器准备的对接舱和太阳风暴避难所，内部容积25立方米

3、生态系统舱，使用SOZh闭循环环境控制系统，内部容积75立方米

4、集成舱，里面有火星探测器、KDU中段修正发动机、SOZh系统的太阳光集中器和太阳能电池帆板，以及无线电天线

5、返回舱，直径4米，外形就像一艘倒过来的联盟飞船

猜猜这些设备、系统中谁的研制难度最大？

是SOZh闭循环环境控制系统。

在长达3年的航行中，航天员们始终生活在封闭的飞船内，必须有完善可靠的环境控制系统。SOZh系统模仿地球生态系统，采用生物流程，辅以物理-化学方法。蓝绿色藻类将人体排出的二氧化碳转化成氧气。乘员组排出的水份也会被回收，经过离子交换树脂流进叶绿素罐。航天员的食品20％到50％要靠船上的无土培养温室生产。让上述设想成为现实是一个巨大的挑战。首先得有一个巨大的复杂的太阳光集中器，为一个面积有限的区域提供高强度的阳光照射。

航天医学问题是火星任务最有挑战性的难题。

如何防御辐射？怎样循环和再生使用空气与水？航天员长期在失重环境下能否生存？是否有必要制造人工重力？怎样制造人工重力？怎样保证乘员组在长期飞行中的心理健康？

有关人员进行了一系列研究、试验，召开了很多会议。1963年7月22日，凯尔迪什、科罗廖夫、沃洛宁和卡马宁就参加了一次飞船生态环境问题研讨会。与会者在会上提出了各种问题，也给出了各种解决的建议。例如，有一份报告指出，一千克绿藻一天可以生产27千克氧气，一个人一天要消耗27千克氧气，因此设计人员认为，每人配2千克绿藻就可以解决飞船供氧问题。

由于原研制单位工作不力导致进度延误，生物医学问题研究院(IMBP) 和星辰设计局加入进来，与OKB-1共同研制SOZh系统。进度大大加快，一座名为NEK（或称SU-100）的地球环地面境模拟训练装置建成。1967年3月5日，乌里比谢夫等3位研究人员进入该封闭环境呆了整整一年，美国类似的试验直到1970年7月才开始，而且只持续了90天。

关于辐射防护问题，根据卫星数据的分析结果，一般情况下，在整个火星任务期间，太阳风和宇宙射线的累计剂量仍在可接受的范围内。但是在太阳活动高峰期，航天员们还是需要找个地方避一避。设计师们在设备舱设立了一个辐射防护所，里面有一个“遮蔽坑道”，还专门有一套简化的飞船控制系统。

另外一个特别的问题是长期失重对航天员的影响。设计师们对此一无所知。他们考虑是否能让飞船旋转产生重力来解决这个问题。但是由于飞船的直径只有区区6米，科里奥利效应将十分明显，它给航天员带来的麻烦可能会比失重还大——他们会恶心、呕吐得无法正常生活、工作。设计师们最后决定让飞船隔一段时间转一会儿，让航天员们适应重力。

为尽可能减少乘员数量，自动设施将代替人工监测系统操作。各系统的状态会集中显示在主仪表板上。电子和电气系统安装在一根轻质悬梁上，以方便航天员接近、检修。

1961年10月12日，在OKB-1几乎所有部门的共同努力下，TMK的设计草图终于完成了。

附：

“重型载人行星际飞船”TMK参数：

乘员：3人，设计寿命：1095天，长：12米，最大直径：6米，翼展：12米，重量：75吨，主发动机推进剂：液氧/煤油，比冲350秒，电力供应：太阳能电池和太阳能动力。