OK-GLI（暴風雪號）太空梭，大小與普通大型客機相差無幾，外形同美國太空梭相仿，機翼呈三角形。機長36.37米、高16.35米，翼展23.92米，機身直徑5.6米，起飛重量105噸，返回後著陸重量為82噸。它有一個長18.3米、直徑 4.7米的大型貨艙，能把30噸貨物送上近地軌道，將20噸貨物運回地面。頭部有一容積70立方米的乘員座艙，可乘10人，設計飛行壽命100次。
基本介紹
- 中文名：OK-GLI太空梭
- 外文名：OK-GLI
- 國家：前蘇聯
- 首飛時間：1988年11月15日
- 機長：36.37米
- 總量：105噸
研製歷程,製造材料,性能指標,發射程式,地面測試,首飛成功,性能優點,
研製歷程
早在太空時代之前，就有人討論過建造可重複使用的飛機形太空飛行器了。如俄國的齊奧爾科夫斯基就考慮過將飛機送入大氣層以外的可能性。蘇聯的航天功臣科羅廖夫很早就將RP-318滑翔機安裝上火箭引擎做試驗。20世紀60年代，米高揚設計局設計了一種可重複使用的小型飛船螺旋（Spiral）號，它由超音速飛機發射，發射後則由自備的捆綁火箭作動力源。
OK-GLI太空梭
70年代初，美國制定了研製太空梭的計畫，並將其列為載人航天的首要項目。美國人最初的目的是為了發展一種更經濟的軌道運輸工具以取代宇宙飛船和運載火箭，但蘇聯當局則將這一新型太空飛行器視為未來美國搭載核武器的工具，並於1976年決定發展類似的太空飛行器作為對這種“威脅”的回應。蘇聯人將其取名為“暴風雪（Buran）”。當年米高揚設計局從事螺旋計畫的部分技術人員，以及來自莫爾尼亞、米亞西舍夫等設計局的一些工程師也被調去從事暴風雪計畫。暴風雪的主體由新成立的莫爾尼亞聯合體全權負責研發。
與暴風雪一起研製的是重型運載火箭能源號（Energia）。它可以用來發射暴風雪號太空梭，也可以單獨作為運載火箭使用，這與美國太空梭設計不同，主要是出自蘇聯沒有開發大型固體火箭經驗的考慮。這個設計是由能源聯合體的負責人Valentin Glushko提出的。暴風雪號自身沒有主推進引擎，只有兩個小型引擎供調整軌道姿態用，起飛時它可以看作是能源號火箭的載荷。很多人認為，這一設計實際上要優於美國的太空梭，因為如此做法將降低太空梭的事故率，並可提高其搭載的有效載荷。但在暴風雪與能源火箭對接並運送到發射台的過程中，採用的是水平運輸的方式，這顯然沒有美國的垂直運輸來得方便。
最初的設計（有些還早暴風雪計畫）有幾種，分別由米高揚、米亞西舍夫、切諾梅等設計局提出，各方案差別非常大，其中包括改良螺旋號飛船，使其可以用質子火箭發射的方案。其中一種設計甚至沒有機翼結構，這是為了使其更適合高速大迎角飛行；最後的著陸則通過降落傘調整。但最終蘇聯人還是採用了三角翼的設計。
OK-GLI
拜科努爾發射場為暴風雪號太空梭和能源號火箭建造了3座發射台，但3號發射台從未使用過。
暴風雪號的設計要求是可使用100次以上，能夠將30噸有效載荷送入200千米高、傾角50.7度的地球軌道；標準機組成員4人，包括正副駕駛員各一，另有2名從事艙外活動和其他領域研究的太空人。在暴風雪號太空梭上要能夠進行複雜的軍事研究。抵抗敵對國家的軍事活動也是暴風雪號的設計任務之一。同時研製暴風雪號的目的還有研究美國的航天技術以增強蘇聯的實力。
製造材料
製造暴風雪號太空梭需要研製具有極高強度和極好熱物理性能的新型材料，這類材料既要達到設計要求的重量，又要保證太空梭的飛行安全。
暴風雪號太空梭防熱層的第一個功能是將再入時的氣動加熱產生的熱量釋放到周圍空間；第二個功能是使 內部鋁蒙皮的溫度不超過150~170 ℃。此外防熱層還要有足夠的強度，能在-150~1300 ℃溫度範圍內多次使用，且性能和尺寸不容許有明顯變化。防熱層的結構類似於空心磚的防熱瓦，防熱瓦體積的95 %是空的，5%填充的是石英纖維。這種多細孔防熱瓦是由直徑一二微米的石英纖維均勻擺放並在高溫中燒結而成的。表面塗覆抗腐蝕層。黑色塗層可保證防熱層在等離子流中的穩定性，並能將熱能輻射到周圍空間；白色塗層可減輕陽光對航天飛 機的加熱。此外，塗層還要保護防熱瓦免受機械損傷、污染和水氣腐蝕 。
防熱瓦固定在太空梭金屬外殼表面，是用專門研製的有機矽膠粘接的。第一，粘接用膠要最少；第二，要 在30 ℃溫度保持粘接強度；第三，是在150 ℃時矽膠要有彈性；最後，粘接要求在常溫下進行。
此外，在太空梭的艙門、機翼的活動部件、舷窗和乘員的艙門的密封部分均採用新型材料—熱填實器，其 中有耐1250一1650 ℃高溫的線繩型熱填實器，有刷子式熱填實器及彈性密封條。
暴風雪號太空梭機身採用了傳統的航空材料—鋁，但它有了新的性能，在低溫下不變脆，在振動和聲負載條件下能經受-150~+160℃ 的溫度變化。此外，在太空梭結構中廣泛採用了鈦合金。許多結構件還採用了特型鋼材，這種鋼材是用鐵和鎳、鉻、鑽、欽與其它合金元素冶煉而成的，具有極高的強度、韌度和硬度。暴風雪號太空梭大約有2000多個活動部件，它們是在乾摩擦條件下工作的。這些部件是用高強度鋼、鎳和鈦合金製造，具有抗摩損覆蓋層，可保證可靠性。
蘇聯總共為暴風雪號太空梭研製了48種新型材料，其中有許多材料在配方、工藝和性能方面是首創的。在 這些研究成果中有150 多項獲得了發明證書。暴風雪號太空梭使用的材料集中體現了科技和工業上的最新成就，它們將被套用於國民經濟各個領域。例如，在製成陶瓷防熱瓦、碳纖維、粘合劑和合成細毛氈之後，便開始 生產玻璃纖維、碳纖維、合成纖維和陶瓷纖維、新型粘合劑。
性能指標
最大質量：105噸
有效載荷：30噸
著陸質量：82-87噸
機組成員：2-10人
飛行時間：7-30天
軌道傾角：50.7-110度
軌道高度：250-1000千米
著陸速度：312-360km/h
長度：36.37米
高度：16.35米
翼展：23.92米
機翼掠角：45度
發射程式
倒計時30分：清理髮射台
倒計時11分：發射系統開始自檢
倒計時8秒：主引擎點火
倒計時0秒：助推引擎點火，發射升空
發射後150秒：助推火箭分離
發射後480秒：推進火箭燃盡，落入太平洋
發射後47分：暴風雪號進行42秒變軌機動，抵達高度250千米的軌道
地面測試
最初，暴風雪承擔的角色是航天武器和空間站（尤其是日後的和平號空間站）運輸工具。太空梭的建造工作在1980年開始，第一架全尺寸太空梭模型完成於1984年。據信前蘇聯共建造了數架太空梭，這是為了解決他們計算機模擬技術薄弱而作的。他們在不同的機身上安置了不同的電子設備，採用了不同的設計以作測試用。其中供太空飛行用的幾架編號分別為OK-1K1、OK-2K1、OK-1K2、OK-2K2和OK-3K2（後兩架似未完工），其他都是僅供地面試驗的，有些機身還不是完整的。
OK-GLI
飛行測試始於1983年，但最開始只是用小型比例模型作試驗。首架全尺寸模型在試飛24次後報廢了；最後一次飛行測試是在1988年春。參加測試的模型多用“宇宙****”為編號。
1985年，暴風雪號的機翼運抵拜科努爾。同年還進行了能源號火箭的第一次點火測試，但在點火後2.58秒，系統檢測到引擎渦輪出了故障；隨後的測試還發現了液氦泄露等問題。第二次測試是成功的，引擎運行了390秒。為保證有充足的冷卻水做測試，附近的城市不得不停水10天。
而暴風雪計畫的弊病也逐漸暴露出來：幾乎所有的研製進度都沒有達到最初的要求。別的不論，單是暴風雪號的零件運輸也成了大問題：人手不足，經驗不夠。蘇聯政府召集了大量工人前往拜科努爾，使這裡為太空梭準備的211設施工作人員從600人驟增到1800人。1986年5月，剛剛組裝好的暴風雪號開始進行電子系統的測試。8-9月開始進行能源號火箭的發射試驗。
在暴風雪號真正上天之前，蘇聯共進行了140餘次飛行試驗，其中包括近70次自動著陸試驗。
首飛成功
真正的軌道飛行是在1988年11月15日，承擔任務的是OK-1K1。格林尼治時間3點，OK-1K1由能源號火箭從拜科努爾發射場2號發射台發射升空，進入一條近地點247公里，遠地點256公里的軌道。這是一次無人測試飛行，所以太空梭的生命保障系統沒有運轉，其上也沒有安裝任何軟體。由於計算機存儲能力的限制，暴風雪號只環繞地球飛行了2圈，3小時25分鐘後成功返回地面。有傳言說這次飛行使OK-1K1遭受的損傷無法再恢復，OK-1K1也不能重返太空；但此說法未被官方證實。
OK-GLI
這次自動飛行的難度顯然要比美國1981年哥倫比亞號太空梭有人駕駛的首航大得多。暴風雪號配備有小型引擎，可以在一定程度上實現有動力返航，如果第一次著陸失敗還可作二次飛行；它還可以通過機翼舵面調整飛行姿態，著陸時機動性也比美國的太空梭強。
從第一次飛行執行的任務看，這顯然不是計畫中唯一的一次無人飛行試驗，因為這次飛行連最重要的生命保障系統都沒有測試。自動飛行是很成功的，它順利抵抗住了速度達每小時34千米的側風，降落後機身中線與跑道中線距離只有5英尺。
這意味著即使是在發射時間上已落後於美國的太空梭領域，蘇聯的航天技術仍然是世界一流的。
暴風雪號的成功首飛給各國帶來了很大影響，人們期待著它能夠早日作載人飛行。同年，蘇聯發行了一枚以暴風雪號為主題的郵票。
“暴風雪” 號唯一的一次軌道飛行任務，於 1988 年 11 月15 日 UTC 時間 3： 00 由拜科努爾發射場順利發射升空。“暴風雪” 號採用無人飛行， 由專門設計的 “能源” 號火箭推進器送上太空。“能源” 號是截至目前世界上最大的液體燃料火箭推進器。美國太空梭的推進是固體燃料推進器與太空梭自身液體燃料相結合， 飛機本身自帶一個巨大的燃料罐；而蘇聯的太空梭只用瓦倫汀·格魯什科研製的火箭的四個液體燃料引擎。這個項目雖然前後拖了好幾個年頭，但它是截至目前唯一的一次全自動無人駕駛飛行任務。自動發射程式如期執行，“能源” 號火箭將飛船送入一個臨時軌道，然後軌道器按設計程式自動分離。在將自己推入更高的軌道環繞地球飛行二周后，引擎控制系統自動點火， 飛船開始進入地球大氣層。“暴風雪” 號在準確地飛行了 206 分鐘之後著陸，飛行中 38000 片熱片只失去 5 片。最後，“暴風雪” 號自動降落在拜科努爾發射場預先設定的跑道，當時側向風速 61.2 千米 / 小時，但著陸點的偏差橫向僅 3 米，縱向僅10米。無人駕駛飛行這是首次，而且體積如此大，問題如此複雜，環繞精確完成，按照預設返回大氣層，自動制導精確著陸。
性能優點
“暴風雪”號在某些技術方面優於美國的太空梭，主要表現在：
（1）太空梭上的主發動機是在“能源”號火箭上，大大地減輕了太空梭的入軌重量。雖然它比美國的太空梭略大了一些，但它的重量反而減輕了約5噸，這樣就可以多裝一些有效負荷。
（2）“能源”號火箭可以一箭多用，既可以發射太空梭，也可以發射別的太空飛行器，適應了當時蘇聯太空軍備競賽的需要。而且“能源”號火箭可以分段回收，重複使用，提高效益。
（3）“能源”號火箭一、二級均採用液體推進劑，因而火箭的可靠性較高。而且“暴風雪”號太空梭萬一發生故障，可用自身的機動發動機使太空梭進入較低的軌道或立即返回發射場，大大提高了太空梭的安全性能。
（4）“暴風雪”號太空梭上雖然沒有主發動機，但有兩台小型機動發動機，著落時如果第一次著落不成，還可以像普通飛機一樣拉起來，再次進行著落，安全性能比較高。
（5）“暴風雪”號在軌道運行時，完全依靠無人自動駕駛，其技術難度更大。
