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小火箭出品

本文作者：邢强博士

在前两篇文章中，小火箭对电推进技术的起源和流派发展进行了叙述，并对使用电推进动力进行星际航行和绕地轨道任务进行了相关计算，引出了全人类航天工程师团结起来共同为人类星际旅行的伟大征程而努力的设想。近日，中国真正意义上的空间实验室“天宫二号”成功入轨，这使得该设想里面拥有了更多的中国科学家和工程师的身影。

小火箭始终认为，迈入星辰大海的星际航行的任务之艰巨、使命之崇高、技术之复杂，终将会使全世界工程师紧密地团结起来，为了人类共同的理想而努力奋斗。

回顾历史，小火箭发现，这一梦想并非不切实际。即使是在冷战时期，美国和苏联的工程师们也曾因为人类共同的太空探索理想而走向了合作的道路。

今天，就让我们回到40多年前，来看一下人类首次跨国飞船对接是怎样计划、怎样完成又怎样产生持续影响的吧！

公元1969年7月20日，UTC时间20:17:43 ，尼尔·阿姆斯特朗登上了月球，成为首个登上月球的人类。上图为尼尔·阿姆斯特朗拍摄的巴兹·奥尔德林（第二个登上月球的人类），在奥尔德林的面罩上可以看到阿姆斯特朗的身影。

就在美国民众庆祝这一历史性时刻的时候，NASA（美国宇航局）局长托马斯·潘恩向时任美国总统理查德·尼克松建议：

美国和苏联奋力竞争的时代过去了，今后，我们要与世界各国的科学家和工程师进行广泛地合作，以便实现更宏大的太空探索目标。

其实，这个想法在当时已经被广泛讨论了。1969年，一部名为《蓝烟火》的电影让太空合作的设想进入了公众的视野。

 这部由格里高利·派克和理查德·克里纳主演的影片讲述了一个精彩的故事。

美国宇航局发射了一艘名为“铁人一号”的载人飞船搭载3位宇航员进行为期7个月的空间实验任务的时候，飞船的点火系统突发故障，飞船的姿态控制系统（RCS）也出现了问题。在3位宇航员多次努力后，故障仍未解除，而飞船内的氧气仅够使用55分钟了。就在宇航员准备向家人发送最后遗言的时候，一艘及时赶到的苏联宇宙飞船成功营救了2名美国宇航员。

这部电影获得了第42届奥斯卡金像奖的最佳视觉效果奖（同时还有最佳摄影和最佳音响效果奖的提名）。

在民众和NASA的敦促下，尼克松终于下定决心，准备和苏联方面进行空间技术合作的谈判，而出乎美国人意料的是，苏联的工程师团队对美国发起的合作邀请有着很好的反馈。原来，大家对跨国空间技术合作的想法是极其相似的。

1972年5月，时任美国总统理查德·尼克松与时任苏联部长会议主席（相当于内阁总理）阿列克谢·尼古拉耶维奇·柯西金签署了合作备忘录。美国和苏联的空间技术合作正式启动。

美国总统和苏联“总理”签署了合作备忘录为合作开启了大门。但是，实际上，真正进行空间技术合作的难点还是有很多的。

首先，资金就是个问题。在阿波罗17号之后，美国正式宣布停止阿波罗计划。这个带着阿波罗11号的登月荣耀和阿波罗13号的惊险经历的计划在工程师的不甘心中被强迫停止。（实际上，到今天，除了在6次登月任务中登上月球的那12人之外，人类也再也没能登上月球，这使得即使是科学技术如此发达的今天，仍然有人坚持声称阿波罗计划为不真实的宣传。）

因此，美国工程师团队是不会得到充足的经费支持的。不过，他们想到了一个好办法：用之前的设备，不再重新研发。

他们准备用一艘新的阿波罗飞船来执行这样的任务。阿波罗17号之后，不再有新的订单了，不过飞船的生产线还在。在不断的要求和斡旋下，他们居然真的获得了一艘新的飞船。

苏联方面也有类似的情况。在苏联工程师的坚持下，一艘联盟飞船被列入了计划。

就这样，两个国家用于人类首次跨国太空对接的飞船都不是新设计的，但是他们总算是都有了用来执行任务的飞船。

这是阿波罗-联盟计划的标志。左侧蓝底，用英文写着阿波罗，右侧红底，用俄文写着联盟。

然后，双方面临的问题是交流。

美苏两国都是航天强国。他们有着各自独立和成熟的航天科研管理体系。在不断地交流和磨合之后，双方商定出了共同的管理方案。这就是上图墙壁上的并行任务节点图。这种将并行任务列到同一个图表中，并通过小组讨论和总体协调的方式来进行管理的架构对后来的科研项目管理和企业管理有着较为深远的影响。

为了能够让这次空间技术合作能够顺利完成，两国都拿出了自己最优秀的宇航员团队。

苏联派出了2名宇航员：作为船长的阿列克谢·阿尔希波维奇·列昂诺夫（左侧头发较少的那位）和作为工程师的瓦列里·库巴索夫（右侧）。

列昂诺夫是老宇航员了。1965年3月18日，列昂诺夫作为副驾驶，与宇航员别列亚耶夫搭档，执行上升2号任务。在该任务中，列昂诺夫拴着5米长的安全绳，离开宇宙飞船在太空环境中进行了了10分钟的活动，成为首个完成太空出舱活动的人类。

而库巴索夫则是苏联工程师的骄傲：1969年，他乘坐联盟6号飞船进行了人类历史上的第一次太空焊接。

美国派出了3名宇航员：作为对接阶段驾驶员的迪克·斯雷顿（左侧花白头发），作为指令舱驾驶员的文斯·布兰德（中间）和作为指令长的托马斯·斯塔福德。

迪克·斯雷顿在NASA是个传奇人物。一个板寸头已经能够充分说明他的倔强了。

小时候，他在威斯康星州的农场生活时，遇到了不幸的事故，左手落下终生伤残，无名指几乎不听使唤，其他手指也受到影响。小伙伴们认为迪克以后连拖拉机都开不了。

倔强的迪克刻苦锻炼，在1942年，居然通过了美国陆军航空队的严苛考试，在18岁就成为了一名飞行学员。二战期间，左手依然留有伤残的迪克·斯雷顿驾驶B-25轰炸机，在欧洲执行了56次轰炸任务。

战后，他攻读了航空工程学士学位并被选为美国首批宇航员之一。（传说中的水星7人）。上图为水星7人的合影，从左至右依次为： 施艾拉、谢泼德、斯雷顿、格里森、格伦、库勃、卡彭特。

然而，命运再次捉弄了迪克·斯雷顿。他患有先天心房纤维颤动。在一次训练后，NASA的医生看到迪克的心电图后简直不敢相信他还能活下来。就这样，迪克成了水星7人当中，唯一一位没有乘坐水星飞船上过太空的宇航员。

不过，迪克·斯雷顿始终不愿放弃他的太空梦想。后来，他成为了NASA的飞行任务办公室主任，对双子座计划和阿波罗计划有着重要影响。（嗯，决定哪位宇航员最先登上月球的，就是他。）

1972年，这位大权在握的NASA主任、老轰炸机飞行员、水星7人之一，终于在多年的治疗和坚持不懈的锻炼之后，重新获得了成为宇航员的机会。

指令长托马斯·斯塔福德则参加过双子星座6A号、双子星座9A号、阿波罗10号共3次太空任务。绕过地球、绕过月球，对阿波罗飞船的操作细节了如指掌。

指令舱驾驶员文斯·布兰德是NASA从全美国的战斗机试飞员中选定的19名“国宝级”试飞员之一。他飞过30多种飞机，积累了9000多小时的飞行经验。（后来有一座科罗拉多州的机场就是以他的名字命名的。）

1974年，5位宇航员在一起熟悉飞行任务，进行英语和俄语的学习，熟悉对方航天器的工作原理和操作规程。

注意，最左侧的迪克·斯雷顿此时已经50岁了，身材保持得不错。患有先天心脏疾病并且左手伤残的他，对太空有着更加执着的热爱。在NASA的医生终于允许他上太空之前，小火箭难以想象他在锻炼和治疗中受了多少苦。

最右侧的阿列克谢·列昂诺夫此时也已经40岁了。作为一个这个年龄的苏联人来说，其身材也是很棒的。

3位美国宇航员和2位苏联宇航员在训练间隙，拍摄了一张模拟在太空握手的照片。

在对接口的设计和协调方面，美国和苏联的工程师进行了多番讨论。美国前往苏联的工程师，带去了他们用木制模型制作的对接口拍摄出来的演示片，而苏联工程师则直接把他们带到了车间，当面用实物演示苏联的对接口是如何工作的。

这样的深度合作，在人类航天史上还是首次。最终，大家认为苏联的对接口设计更胜一筹。苏联的对接口不仅仅零件少，简便可靠，而且还用滚珠丝杠将传动驱动器和缓冲器非常巧妙地结合在了一起。这些在小火箭后续专门分析对接技术的文章中再详细介绍。

公元1975年7月15日12:20:00 UTC，联盟火箭托举着联盟-19号飞船发射。阿列克谢·列昂诺夫和瓦列里·库巴索夫这两位都获得过苏联英雄称号的宇航员将要去创造新的时代。有关这一系列火箭的分析，详见小火箭的公号文章《1863次发射！开启人类航天时代的R-7导弹》。

联盟-19号飞船

1975年7月15日，美国3位宇航员穿好宇航服，准备登上飞船。

公元1975年7月15日19:50:00 UTC，一枚土星1B号火箭搭载阿波罗飞船从美国佛罗里达州肯尼迪航空中心的39B发射台发射升空。

也就是说，苏联的联盟-19号飞船发射7小时30分钟之后，阿波罗飞船也发射了。

3位宇航员并排坐在阿波罗飞船中的样子。有些人会把这艘飞船称作阿波罗18号。但是，实际上NASA官方并不这样叫，而是直接将其称作ASTP飞船。（ASTP是Apollo-Soyuz Test Project的简称，即：阿波罗-联盟测试项目）

经过51小时49分钟的追赶之后，阿波罗飞船上的宇航员透过舷窗已经能够清晰地看到联盟-19号飞船了。

随后，阿波罗飞船调整姿态，开始准备进行对接。

这张准备进行对接的阿波罗飞船的照片来之不易。当年，联盟-19号飞船上用于对接的高清摄像机坏掉了。2位苏联宇航员费了九牛二虎之力，用螺丝刀凿开摄像机接线盒后，将洞口豁大，然后用剪刀剪开接线盒，才终于将手伸进接线盒内接好了摄像机的线。

对接过程有点惊险，阳光突然照到了斯雷顿的眼上，让他差点错过了调整姿态的机会。对接口有些扭动，好在两艘飞船的对接口制造得都相当结实，硬生生地扛过了对接过程的不适。

不过，这次对接是有Plan B的。美国宇航员带了一台HP-65计算器。（嗯，就是类似咱们小时候用的学生计算器，可以算指数、开方和对数的那种。）一旦对接不成功，阿波罗飞船就立刻变轨脱离，然后再多绕地球转几圈，伺机再次对接。而这台计算器的作用就是在绕地球转动过程中，根据实时的轨道数据，来计算对接所需的操作参数。还好，对接比较成功，没有让宇航员们进行令人头大的轨道动力学计算。

阿波罗飞船进入了88.91分钟的绕地轨道，而联盟-19号飞船在88.92分钟绕地轨道上，第一次对接由阿波罗飞船主导。

公元1975年7月17日  16:19:34 UTC，人类历史上首次来自不同国家的飞船在太空中对接了！

上图为对接瞬间的示意图。左侧为美国的阿波罗飞船，右侧为苏联的联盟飞船。2名身穿棕色衣服的美国宇航员已经来到了过渡段。而2名身穿灰色舱内服的苏联宇航员在热烈地和他们握手。

按照原计划，对接后，应该是这样子的：

美国阿波罗飞船的指令长托马斯·斯塔福德轻轻地敲一敲对接后依然紧闭着的联盟-19号飞船的舱门。

“当~当~当” （托马斯·斯塔福德的敲门声）

然后，苏联联盟-19号飞船的船长列昂诺夫会故作惊讶地问一句：

“外面是谁？”

接着，斯塔福德应当淡定地说一句：

“自己人。”

然后，列昂诺夫轻轻打开联盟-19号的舱门。

最后，两国飞船的船长各自伸出右手，在舱门处握手，并相互祝贺。其他宇航员举起相机，准备记录这一历史瞬间。（要注意，按规定，两人的右手应该恰好位于联盟-19号飞船的舱门卡环位置，以显示两国的历史性对接的严肃和庄重。）

然而，真实的情况是这样的：美国阿波罗飞船的指令长斯塔福德确实敲门了。列昂诺夫则查看了一下联盟飞船和阿波罗飞船的舱内压力，两艘飞船的舱内压力已逐渐趋于一致。（按各自设计，联盟飞船的舱内压力大于阿波罗飞船，因此在对接后需要调节压力后再连通。）

兴奋的苏联联盟飞船的船长列昂诺夫可没有真的装腔作势地问一句外面是谁。他猛然打开联盟-19号飞船的舱门，热情地伸出了自己的右手。斯塔福德愣了一下，也伸出了手。

两人就这样干净利落地完成了这次历史性的握手。然而，宇航员只仓促地拍摄了上图那一张不够清晰的照片。随后发生了什么呢？

列昂诺夫太高兴了，他没有给其他宇航员给他们拍摄握手照片的机会。列昂诺夫握紧斯塔福德的手，一下子就把他拉到了联盟-19号飞船的舱内。列昂诺夫和斯塔福德头对头，拥抱在一起。

于是，人类历史上第一次跨越国界的太空合作的经典照片成了上面这张。这完全是计划之外，是两国宇航员自发的。

另外，根据计划和计算，这次历史性的握手会在英国海滨城市博格诺里吉斯上空进行，但实际上，这次握手是在法国梅斯上空完成的。

倔强的迪克·斯雷顿和列昂诺夫，两位老家伙来了一张合影。

阿列克谢·列昂诺夫和瓦列里·库巴索夫在联盟-19号飞船中进行日常操作。

列昂诺夫在微重力环境中展示他的情怀。

列昂诺夫和斯塔福德两位船长，签署了正式文件，标志着此次对接圆满完成。

接下来，美苏两国共5名宇航员，在人类的这艘具有划时代意义的飞船上（并不是技术上的划时代，而是抛开偏见和敌视进行合作的划时代），开始了共同的工作和生活。

两国宇航员的合影

美国宇航员展示他们刚刚获得的由苏联宇航员送来的礼物：标注着伏特加的牙膏状太空食物。（美苏两国都已明令禁止太空饮酒，小火箭后来考证到，这里面装的其实是罗宋汤。）

美苏两国宇航员在这艘飞船中，共同进行了26项实验。

5位宇航局进行太空聚餐。注意，桌子上的罐头固体食物和放在牙膏筒里的液体食物被橡皮筋固定住了，以防到处漂浮。

聚餐的时候，列昂诺夫听着斯塔福德的俄语，开始打趣：现在咱们的飞船里面说着3种语言。一种是俄语，另一种是英语，还有一种是斯塔福德正在说的“俄克拉何马斯基语”。斯塔福德也对列昂诺夫的俄式英语吐槽了一番。

不过，双方宇航员均认为，经过一定时间的训练和磨合，使用不同母语的宇航员是能够进行合作完成高度专业的太空协作的。

2位船长展示象征这次对接的纪念盘。

盘子的蓝色部分用英语记录了阿波罗-联盟对接任务，红色部分用俄文讲述了同样的内容。红蓝之间，不再是铁幕，而是由对接器连接起来的纽带。

为充分验证对接技术，两艘飞船再次分离。此时，阿波罗飞船趁机做了一个机动动作，恰好挡在了联盟飞船和太阳之间。

就这样，人类历史上的首次人造日食出现了。联盟飞船中的宇航员借助阿波罗飞船挡住太阳核心部分的瞬间，看到了日冕，并对其进行了拍摄。

公元1975年7月19日 ，15:26:22 UTC，两艘飞船再次实现了对接。这一次，两艘飞船互换了位置，由联盟-19号飞船来追赶阿波罗飞船，联盟飞船主导对接。

1975年7月21日10:50:00 UTC，联盟-19号飞船完成任务，与阿波罗飞船脱离后，返回地球。

3天后，1975年7月24日21:18:00 UTC，阿波罗飞船也返回了地球表面。

不过，由于宇航员的疏忽，在把舱内气压调节回低气压状态时，部分四氧化二氮混入了舱内，3位宇航员的呼吸系统都出现了损伤。好在经过治疗后，他们都没有大碍。

联盟飞船的降落地点坐标为：北纬57°0′，东经 67°0′

阿波罗飞船的降落地点坐标为：北纬21°52′，西经 162°45′

两艘飞船在完成太空对接与合作之后，各奔东西。

阿波罗-联盟测试项目取得了圆满成功。

NASA详细记录的过程也让小火箭得以还原历史的诸多细节。

这次成功的对接让很多期待各国的工程师团结起来共同为人类的太空探索梦想而奋斗的人备受鼓舞。

美苏两国的这5位宇航员成为了人类进行跨国太空合作的先行者。

普京为当年的宇航员颁发奖章。

2015年7月31日，美苏宇航员相隔40年后，再次聚到了一起，回忆过去的荣耀，展望未来的美好。（斯雷顿于1993年去世，其他人代替他前来纪念。）

1975年，美苏两国的5位宇航员，在太空中共同生活和工作了1天23小时7分钟12秒，实现了人类首次太空中的跨国合作。

6790千克重的联盟飞船、14768千克重的阿波罗飞船和2012千克重的对接舱段以及5位宇航员，共同见证了人类历史上的这段具有划时代意义的合作。小火箭认为，多年以后，当全世界的工程师真正开始通力合作，共同打造星际飞船的时候，这段历史以及其中涉及到的技术细节会被再次提起。

要记得，那打造通天塔的古老传说；要记得，每一位航天工程师从小就有的迈入深空的梦想。

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