基本介紹
- 中文名：水星載人飛船
- 外文名：Mercury spacecraft
- 研製國家：美國
- 開始時間：1958年10月
- 結束時間：1963年5月
- 特點：美國第一個載人飛船
- 發射時間：1961年5月
研製背景,技術特點,構造特點,逃逸系統,箭船分離技術,運載火箭,飛行實驗,無人飛行,載人飛行,發射記錄,謝幕,
研製背景
在美蘇太空競賽中，蘇聯成功發射第一艘載人飛船，成功的將太空人加加林送入太空並安全返回。這使得美國人的情緒有些不平衡，當時美國的水星計畫上有許多準備工作需要做。
1961年5月5日，命名為自由7號的水星飛船在卡納維拉爾角空軍基地由改裝的紅石火箭發射升空，飛船上乘坐的是美國第一位太空人阿蘭·謝帕德。這完全是一次彈道發射，飛船上升的最大高度為186千米。飛船正常分離後，又以彈道狀載入大氣層並安全回收。這種飛行方式被稱為亞軌道飛行。據說在全部15分22秒的飛行過程中，謝帕德只有5分鐘的失重經歷。
1962年2月20日，美國發射載人飛船“水星”6號，航天員歐約翰·H·格倫中校駕駛“水星”6號飛船繞地球飛行3圈，歷時4小時55分23秒，在大西洋海面安全返回。格倫因此成為美國第一個進入地球軌道的人。
美國為什麼首先選擇進行亞軌道飛行呢？這主要是因為美國宇航界認為，載人航天技術難度大，在進行正式的軌道飛行之前，應當首先進行較簡單的亞軌道飛行試驗，以降低飛行的風險，為載人軌道飛行積累經驗。另外，美國的載人航天計畫一切從零開始，包括運載火箭都是在紅石、宇宙神等飛彈基礎上研製的，首先進行亞軌道飛行易於取得成功，對在蘇美載人航天競賽中獲勝也十分有利。
技術特點
構造特點
水星號飛船總長約2.9米，最大直徑1.8米，重約1.3～1.8噸。由圓台形座艙和圓柱形傘艙組成。在發射時，水星號飛船的頂端還有一個高約5米的救生塔。座艙內可乘坐一名航天員，設計的最長飛行時間為2天。航天員躺在特製的座椅上，通過飛船舷窗、潛望鏡和顯示器可觀測地球表面。在座艙外面大鈍頭處覆蓋一層很厚的防熱材料。飛船返回前點燃制動火箭，然後拋棄制動火箭組合件，再入大氣層，下降到低空時打開降落傘，航天員與飛船一起濺落在海上，由直升機和打撈船隻回收。航天員發現在軌道飛行中通過舷窗觀測地平線和天體，可使飛船正確定位，從而可取消座艙中笨重的潛望鏡，使飛船作漂移式飛行以節省燃料。
水星號飛船內部構造
逃逸系統
在任務的發射階段，飛船和太空人依靠發射逃逸系統來避免受發射事故的危害。逃逸系統是安裝在飛船上方的一個能產生231kN推力的固體火箭塔。在發射事故產生時，逃逸系統在1秒內啟動，將飛船和太空人帶離失效的運載火箭，隨後依靠飛船的降落傘著陸。助推火箭熄火後，逃逸塔完成使命從飛船上脫落，由一枚能產生3.6KN的固體火箭工作1.5秒提供分離推力。
箭船分離技術
箭船分離時，飛船上的三枚推力為1.8KN的固體火箭點火1秒。這三枚火箭成為加速火箭。
飛船隻配備了姿態控制推力器，因此在軌道注入和制動減速期間，飛船不能改變軌道。飛船高低部分各有6個噴射器，每個軸上兩個。噴射器的燃料補給來自兩個分離的燃料罐，一個自動供給，一個手動供給。太空人可以選擇控制噴射器中的任意一個。飛船還被設計為可以完全接受地面控制，以便在太空人無法控制時控制飛船。
飛船有3枚固體制動火箭，每枚推力4.5kN，工作時間10秒。但一枚火箭足矣將飛船帶回地球。制動時一枚火箭先點火，5秒後第二枚點火，5秒後第三枚點火。
飛船的頂端有個檔板，飛船再入時如果頂端在前，流過檔板的氣流會將飛船調整為防護盾在前的安全姿態。再入過程中，太空人在軌道段要承受8G的加速度，在亞軌道段要承受11-12G的加速度。
運載火箭
水星計畫使用了三種運載火箭：
小喬伊火箭 - 8次亞軌道機械測試，2次運送猴子，以及若干逃逸系統測試。
紅石運載火箭- 4次亞軌道機械測試，一次運送黑猩猩，2次載人亞軌道飛行。
宇宙神運載火箭 - 4次亞軌道機械測試，2次在軌飛行，1次運送黑猩猩，4次載人軌道飛行。
小喬伊火箭搭載試驗版飛船主要用來進行逃逸塔和飛行中斷程式測試。紅石火箭主要用於亞軌道飛行，宇宙神火箭用於軌道飛行。小喬伊火箭是專為水星計畫設計的固體火箭，而宇宙神火箭原本是用來運送核彈頭，因運送比彈頭更重的飛船而做了必要的加固。1958年10月，水星-朱庇特飛彈也曾被考慮作為亞軌道運載工具，但在1959年又因預算原因取消了此計畫。大力神系列飛彈也曾考慮做水星計畫的運載工具，但計畫付諸實施前水星計畫就終止了，大力神系列飛彈用於隨後進行的雙子星座計畫。
水星計畫中，也使用了一枚偵察兵火箭，水星-偵察兵1號計畫運送一顆衛星來評估遍布全球的水星追蹤系統，但衛星隨火箭在飛行44秒後由靶場安全系統摧毀。
飛行實驗
無人飛行
水星計畫含有20次無人發射，並非所有發射都以進入太空為目標，也並非所有發射都達到了預期目標。其中4次飛行搭載了靈長類動物，第15次發射搭載了一隻叫做山姆的獼猴。整個計畫中使用的動物見下表：
山姆，一隻獼猴。1959年12月4日乘坐小喬伊2號到85千米高空。
山姆小姐，一隻獼猴，1960年1月21日乘坐小喬伊1B到15千米高空。
含，一隻黑猩猩，1961年1月31日乘坐水星-紅石2號進行亞軌道飛行。
以挪士，一隻黑猩猩，1961年11月29日成坐水星-宇宙神5號進行軌道飛行。
載人飛行
美國首批太空人是從110名軍隊飛行員中甄選出的，選擇他們是因為他們達到的物理標準。NASA在1959年4月9日宣布了這7名太空人。但最終只有6名太空人上天，斯雷頓由於心臟原因未能執行任務。
太空人
斯科特·卡彭特
戈爾登·庫勃
約翰·格倫
維吉爾·格里森
瓦爾特·施艾拉
艾倫·謝潑德
迪克·斯雷頓
自謝潑得的“自由7號”起，之後的每名太空人都為他們的飛船起一個以“7號”結尾的名字，以彰顯他們的團隊精神。
發射記錄
任務 | 飛船名 | 火箭 | 太空人 | 發射時間 | 備註 |
水星-紅石3號 | 自由7號 | 紅石運載火箭 | 艾倫·謝潑德 | 1961年5月5日 | 首位進行亞軌道飛行的美國人 |
水星-紅石4號 | 自由鐘7號 | 紅石運載火箭 | 維吉爾·格里森 | 1961年7月21日 | 第二次亞軌道飛行，艙門意外打開，於1999年打撈 |
水星-宇宙神6號 | 友誼7號 | 宇宙神運載火箭 | 約翰·格倫 | 1962年2月20日 | 首位進入地球軌道的美國太空人（在軌3圈） |
水星-宇宙神7號 | 極光7號 | 宇宙神運載火箭 | 斯科特·卡彭特 | 1962年5月24日 | 在軌3圈，返回時偏離預定著陸點，卡彭特代替執行 |
水星-宇宙神8號 | 西格馬7號 | 宇宙神運載火箭 | 瓦爾特·施艾拉 | 1962年10月3日 | 執行工程測試，在軌6圈 |
水星-宇宙神9號 | 信仰7號 | 宇宙神運載火箭 | 戈爾登·庫勃 | 1963年5月15日 | 首位在軌超過一天的美國太空人，在軌22圈 |
水星-宇宙神10號 | 自由7號II | 宇宙神運載火箭 | 艾倫·謝潑德 | 預計在1963年10月發射，1963年6月13日取消 | |
水星-宇宙神11號 | 宇宙神運載火箭 | 維吉爾·格里森 | 預計在1963年發射，進行一日任務，1962年10月取消 | ||
水星-宇宙神12號 | 宇宙神運載火箭 | 瓦爾特·施艾拉 | 預計在1963年發射，進行一日任務，1962年10 |
謝幕
當地時間12月8日，美國首位環繞地球飛行的太空人約翰·格倫（JohnHerschelGlennJr）去世。約翰·格倫是美國首個載人太空項目“水星計畫”的七名航天員之一，去世前也是“水星七人組”最後一位在世的太空人。他的離去，代表一個時代的結束。
1959年，新成立的美國宇航局（NASA）邀請了110名飛行員進行測試。經過高強度的篩選，約翰·格倫和其他六人被選為美國首批太空人。這七名太空人隨後參加了美國首個載人航天項目--水星計畫（ProjectMercury）。
該計畫名稱源於羅馬神話中速度之神墨丘利（Mercury），Mercury也是太陽系行星水星的名字，它的移動速度比其他行星都快，計畫名稱取其快速之意。
圖為1960年代“水星七人組”合影
