天空实验室4号

天空实验室4号（Skylab 4，也缩写为SL-4和SLM-3）是第三次载人天空实验室任务，将第三批也是最后一批宇航员送上了美国第一个空间站。

1973年11月16日，杰拉德·卡尔、爱德华·吉布森和威廉·波格乘坐阿波罗指令/服务舱，由土星1B号运载火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，任务持续了84天1小时16分钟。天空实验室4号的宇航员共计工作了6051个宇航员利用小时，开展了包括医学活动、太阳观测、地球资源研究、柯侯德彗星观测等在内的多项科学实验。

载人天空实验室任务的正式编号为天空实验室2号、3号和4号。由于编号沟通失误，导致任务徽章上分别印有“天空实验室1号”、“天空实验室2号”和“天空实验室3号”。

## 发射

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自1963年11月28日起，NASA的发射中心位于肯尼迪角。1973年10月9日，肯尼迪角正式恢复了其原名卡纳维拉尔角。土星五号火箭的LC-39A和LC-39B发射台仍然位于梅里特岛的肯尼迪航天中心。天空实验室4号任务是该地区更名为卡纳维拉尔角后的首次载人发射；它于1973年11月16日从肯尼迪航天中心的LC-39B发射台发射升空。

## 乘组

天空实验室4号由三名新手宇航员组成，是NASA发射的最大规模的全新手宇航员团队。继全新手宇航员的水星计划之后，美国宇航局只进行了四次全新手宇航员飞行任务——双子星4号、双子星7号、双子星8号和天空实验室4号。

### 支持乘组

- 罗伯特·克里彭
- 亨利·哈特斯菲尔德
- 布鲁斯·麦坎德利斯
- 斯多里·马斯格雷夫
- 拉塞尔·施威卡特
- 威廉·索恩顿
- 理查德·特鲁利

## 任务参数

- 质量： 20,847 千克（45,960 磅）
- 最高海拔：440km（1973 年 11 月 16 日）
- 总飞行距离： 3450万英里（5550万公里）
- 运载火箭：土星IB SA-208
- 航天器：阿波罗指令/服务舱-118
- 历元： 1974年1月21日
- 近地点： 422km
- 远地点： 437km
- 倾角： 50.04°
- 轨道周期： 93.11 分钟

### 对接

- 停靠：1973年11月16日 21:55:00 UTC
- 脱离：1974年2月8日 02:33:12 UTC
- 停靠时间：83天4小时38分12秒

### 太空行走（EVA）

吉布森和波格– EVA 1

- 开始时间： 1973 年 11 月 22 日 17:42 UTC
- 结束时间：11月23日00:15 UTC
- 时长：6小时33分钟

卡尔和波格——EVA 2

- 开始时间：1973年12月25日16:00 UTC
- 结束时间：12月25日23:01 UTC
- 时长：7小时01分钟

卡尔和吉布森– EVA 3

- 开始时间：1973年12月29日17:00 UTC
- 结束时间：12月29日20:29 UTC
- 时长：3小时29分钟

卡尔和吉布森– EVA 4

- 开始时间：1974年2月3日 15:19 UTC
- 结束时间：2月3日 20:38 UTC
- 时长：5小时19分钟

## 任务亮点

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3名新手宇航员抵达天空实验室后，首先发现了3个身穿飞行服的人形模型。仔细检查后，他们发现这些是带有天空实验室4号任务徽章和姓名标签的假人，是艾尔·比恩、杰克·卢斯马和欧文·加里奥特在天空实验室3号任务结束后留下的。

事情一开始就出了岔子，宇航员试图向飞行医生隐瞒波格早期的空间适应综合征，这一事实是在任务控制人员下载了机载语音录音后发现的。宇航员办公室主任艾伦·谢泼德就此疏忽训斥了他们，称他们“犯了一个相当严重的判断错误”。

启动在轨工作间时，工作人员难以适应与前任相同的工作量。他们最初的任务是卸载和存放执行漫长任务所需的数千件物品，这项任务也令他们不堪重负。启动程序的安排要求长时间工作，且任务种类繁多，工作人员很快就感到疲惫不堪，进度也落后于计划。

天空实验室任务开始七天后，其控制力矩陀螺航天器姿态判定与控制系统出现故障，险些导致任务提前结束。天空实验室依靠三个大型陀螺仪，其尺寸设计使得任意两个陀螺仪都能提供足够的控制力，使天空实验室能够按照预期进行机动。第三个陀螺仪则作为备用，以防其中一个发生故障。陀螺仪故障被归因于润滑不足。任务后期，第二个陀螺仪也出现了类似的问题，但特殊的温度控制和负载降低程序使其得以继续运行，并且没有再发生其他问题。

感恩节当天，吉布森和波格完成了6.5小时的太空行走。太空行走的前半部分用于部署实验设备和更换太阳天文台的胶片。剩余时间则用于维修故障天线。在太空行走过程中，吉布森感叹道：“哇，这简直就是大自然！在室内，你只能透过窗户往外看。而在这里，你就身临其境。”宇航员们报告说食物不错，但略显清淡。由于严格的饮食限制，食物的种类和数量都受到严格控制。尽管宇航员们希望使用更多调味品来提升食物的口感，而且出于医疗原因，他们使用的盐量也受到限制，但到了第三次任务时，NASA厨房已经增加了调味品的供应，盐和胡椒也变成了液体溶液（第二批宇航员携带的颗粒状盐和胡椒几乎等同于“空气污染”）。

12月13日，宇航员们观测到了科胡泰克彗星，并用太阳天文台和手持相机对准了它。他们使用远紫外相机/光谱仪采集了彗星的光谱。随着彗星接近太阳，他们继续拍摄它。12月30日，当彗星从太阳背后掠过时，卡尔和吉布森在进行太空行走时发现了它。

随着天空实验室工作的推进，宇航员抱怨工作量过大，而地面控制人员则抱怨工作完成得不够。NASA认定，主要原因在于发射前不久新增了大量任务，且几乎没有进行任何培训，以及在空间站上搜寻错位的设备。宇航员们召开了一次无线电会议来表达不满，最终工作计划进行了调整。任务结束时，宇航员们完成的工作量超过了原计划。

天空实验室4号进行了多项科学观测。宇航员们花费了大量时间研究地球。卡尔和波格轮流操作控制设备，测量并拍摄地球表面的特定特征。吉布森和其他宇航员则进行了太阳观测，拍摄了约75000张新的太阳望远镜图像。这些图像涵盖了X射线、紫外线和可见光波段。

随着任务接近尾声，吉布森继续观测太阳表面。1974年1月21日，太阳表面一个活跃区域形成了一个亮点，该亮点不断增强并扩大。吉布森迅速开始拍摄亮点爆发的画面。这段影片是人类首次从太空记录太阳耀斑诞生的过程。

宇航员们还从轨道上拍摄了地球。尽管接到指示不要这样做，但宇航员们（或许是无意中）拍摄到了51区，这引发了各政府机构之间关于是否应该公开这些显示该秘密设施的照片的小小争议。最终，这张照片与其他所有照片一起被收录在NASA的天空实验室图像档案中，但多年来一直无人问津。

天空实验室4号宇航员完成了1214次地球轨道飞行和4次总时长为22小时13分钟的舱外活动。在太空的84天1小时16分钟中，他们共飞行了3450万英里（5550万公里）。天空实验室4号是天空实验室的最后一次任务；该空间站于1979年从轨道坠落。

本次任务的三位宇航员于20世纪60年代中期阿波罗计划期间加入NASA，其中波格和卡尔一度被认为是阿波罗19号任务的热门人选，但该任务最终被取消。最终，天空实验室4号的三位宇航员均未再次进入太空，因为他们都没有被选中参加阿波罗-联盟号任务，而且在航天飞机首次发射前都已从NASA退休。吉布森曾接受过科学家宇航员的训练，他于1974年12月从NASA辞职，前往加利福尼亚州洛杉矶的航空航天公司担任高级研究员，从事天空实验室太阳物理数据的研究。

## 通信中断

天空实验室4号任务期间发生了一次计划外的通信中断：在天空实验室4号能够与地面控制中心保持通信的轨道段内，宇航员未与地面控制中心取得联系。在任务中期之前，天空实验室4号的宇航员开始感到疲惫，工作进度也落后了。为了赶上进度，他们决定每天只需一名宇航员参加简报会，而不是三名宇航员全部参加，以便让另外两名宇航员完成正在进行的任务。据卡尔和吉布森所述，宇航员一度忘记在每日简报会上打开无线电，导致在当天轨道通信可用期间，宇航员与地面控制中心之间失去了通信。到下一个计划通信时段，宇航员已与地面控制中心重新建立了无线电联系。卡尔和吉布森都表示，这一事件在一定程度上促成了1973年12月30日的一次讨论。在这次讨论中，宇航员和飞行管制员理查德·特鲁利考虑到宇航员的疲劳程度，重新审视了他们的工作安排。卡尔称这次会议为“太空中的第一次敏感性会议”。美国宇航局同意为宇航员制定一个更为轻松的工作安排，剩余任务的效率显著提高，超过了之前的天空实验室3号任务。

### 后果

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为了避免在未来的任务中重蹈覆辙，NASA花费了大量时间研究这次意外通信中断的原因和后果。当时，只有天空实验室3号的宇航员在太空停留了六周。当时人们对宇航员的心理状态并不了解。NASA认真对待宇航员的请求，并在接下来的六周内减少了他们的工作量。这次事件让NASA在宇航员选拔方面陷入了前所未有的困境，而这个问题在人类考虑载人火星任务或重返月球时仍然值得关注。其中一个复杂因素是管理层与下属之间的互动。天空实验室4号任务的一个问题是，宇航员由于工作量落后，被施加了更大的压力，导致压力水平不断上升。然而，本次任务的三位宇航员没能再度造访太空，而且在接下来的十年里，NASA只进行了一次太空飞行，天空实验室是美国第一个也是最后一个空间站。美国宇航局原本计划建造更大的空间站，但登月后预算大幅缩减，天空实验室在轨工作间成为阿波罗应用计划中唯一一个主要执行的项目。

天空实验室的最后一次任务因其事故而闻名，同时也因其在漫长任务中完成的大量工作而为人所知。天空实验室在轨道上运行了六年，直到1979年由于太阳活动异常活跃而导致轨道衰减。此后，美国载人航天飞行任务分别是1975年7月的阿波罗-联盟测试计划和1981年4月的首次航天飞机轨道飞行STS-1。

涉事宇航员曾拿此事开玩笑，但该事件已成为包括航天医学、宇航员团队管理和航天心理学在内的多个领域的案例研究对象。据《太空安全杂志》报道，该事件影响了未来太空任务的规划，尤其是长期任务的规划。

所描述的事件被认为是太空医学中“我们与他们”情结的一个典型例子。宇航员心理一直是火星模拟任务（例如火星500任务）的研究重点，尤其关注宇航员行为如何引发任务失败或其他问题。该事件的影响之一是要求每个国际空间站乘组中，至少有一名宇航员不是首次太空飞行。

天空实验室4号任务的84天停留时间创造了人类太空飞行纪录，这一纪录在二十多年内都没有被NASA宇航员打破。1978年，苏联礼炮6号空间站的礼炮6号EO-1任务的96天停留时间打破了天空实验室4号的纪录

### 在媒体报道中

媒体将此次通信故障解读为蓄意行为，并称之为“天空实验室罢工”或“天空实验室叛变”。最早报道天空实验室发生罢工的报道之一，是亨利·库珀于1976年8月22日在《纽约客》杂志上发表的文章。库珀写道，宇航员据称于1973年12月28日停止工作。同年，库珀还在其著作《太空之家》中提出了类似的说法。哈佛商学院于1980年发布了一份题为《太空罢工》的报告，同样声称宇航员举行了罢工，但并未提供任何消息来源。

NASA、相关宇航员和航天史学家均表示，实际上并未发生罢工。NASA认为，12月28日的事件可能与12月26日给予宇航员的休息日混淆了，12月26日是卡尔和波格前一天完成长时间太空行走后给予宇航员的休息日。NASA补充说，也可能与12月25日已知的地面设备故障混淆了；该故障导致他们在某一圈轨道无法追踪天空实验室，但宇航员事先已被告知此事。卡尔和吉布森都表示，导致他们错过简报的原因是一系列判断失误，而非宇航员的故意行为。航天史作家大卫·希特在与前宇航员欧文·加里欧特和约瑟夫·科文合著的一本书中也对宇航员故意切断与任务控制中心的联系这一说法提出了质疑。

## 图集

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- 指挥官杰拉尔德·卡尔驾驶一架载人机动单元原型机。

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- 卡尔与比尔·波格“平衡”，以此来演示零重力。

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- 埃德·吉布森从连接空间站和乘员指挥舱的多用途对接适配器中浮了出来。

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- 卡尔和吉布森从垃圾气闸处眺望整个空间站。

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- 卡尔四肢伸展漂浮在水面上，以展示零重力的影响。

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- 波格精工是一款“Seiko Automatic-Chronograph”Cal. 6139，是第一款进入太空的自动计时表，由比尔·波格使用

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- 吉布森操控着阿波罗望远镜支架

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- 科胡特克彗星的发现者卢博斯·科胡特克博士在访问约翰逊航天中心期间，通过无线电话在任务控制中心的任务运行控制室与天空实验室4号的宇航员进行了交谈。

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- 吉布森在舱外活动期间

## 阿波罗指令舱保存情况

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天空实验室4号使用的阿波罗指令舱于1975年移交给美国国家航空航天博物馆。该指令舱编号为指令/服务舱CSM-118，作为天空实验室任务的一部分，它在地球轨道上停留了84天。

舱体溅落后翻转，这种情况在阿波罗指令/服务舱溅落后大约有一半发生；在这种情况下，会在指令/服务舱顶部部署充气气球以扶正舱体。

天空实验室3号和4号航天器舱段的舷窗曾被用于微流星体撞击研究。

作为航天器热管理的一环，指令舱的一半侧面被涂成白色。与第二代阿波罗指令/服务舱采用铝和一氧化硅涂层的聚酰亚胺薄膜不同，后来的天空实验室模块在向阳面涂上了白色油漆。

天空实验室4号指令舱保持着美国航天器单次太空飞行时间最长的纪录近50年，直到2021年2月7日，SpaceX载人1号任务中的载人龙飞船坚韧号打破了这一纪录。为了纪念这一事件，载人1号的四名宇航员在国际空间站与爱德华·吉布森进行了现场通话。

截至2024年，指令舱在俄克拉荷马历史中心展出。

## 任务标识

三角形任务标识上印有醒目的数字“3”，一道彩虹环绕着宇航员们研究的三个领域。飞行期间，宇航员们发布了以下描述：

标识上的符号代表了本次任务的三大主要研究领域。树象征着人类的自然环境，也象征着推进地球资源研究的目标。氢原子作为宇宙的基本组成单元，代表着人类对物质世界的探索、知识的应用以及技术的开发。由于太阳主要由氢构成，氢的符号也象征着太阳物理任务的目标。人形轮廓代表着人类以及人类运用智慧驾驭技术的能力，这种智慧又受到对自然环境的尊重。它也与天空实验室对人类自身的医学研究相关。彩虹取自圣经中关于洪水的故事，象征着人类所获得的希望。它环抱着人类，延伸至树和氢原子，强调了人类在通过人文主义的方式运用科学知识，实现技术与自然和谐共处的关键作用。

由于对科胡特克彗星的研究，该标识的某些版本在顶部曲线中包含了一颗彗星。

## 外部链接

- Skylab: Command service module systems handbook, CSM 116 – 119 (PDF) April 1972
- Skylab Saturn 1B flight manual (PDF) September 1972
- NASA Skylab Chronology
- Marshall Space Flight Center Skylab Summary
- Skylab 4 Characteristics SP-4012 NASA HISTORICAL DATA BOOK
- Astronauts and Area 51: the Skylab Incident
- Skylab, "The Third Manned Period", NASA History ( History.nasa.gov )
- Voices of Oklahoma interview with William Pogue. First person interview conducted with William Pogue on August 8, 2012. Original audio and transcript archived with Voices of Oklahoma oral history project.

## 基本资料

- 日语原文：Skylab 4
- 说明：乘组最后看到的天空实验室
- 域：由于美国宇航局的管理失误，天空实验室载人任务标识数字（3）与官方任务编号（4）相冲突。
- 运营单位：NASA
- COSPAR_ID：1973-090A
- 卫星目录序号：6936
- 任务时长：84天1小时15分30秒
- orbits_completed：1214
- distance_travelled：55500000km
- 航天器：阿波罗指挥/服务舱-118
- 制造商：罗克韦尔国际
- 弹头量：20847kg
- 推出时间：November 16, 1973, 14:01:23 UTC
- launch_rocket：土星1B SA-208
- 发射地点：肯尼迪航天中心 LC-39B
- landing_date：February 8, 1974, 15:16:53 UTC
- landing_site：31°N 18°W
- recovery_by：新奥尔良号两栖突击舰
- orbit_epoch：1974年1月21日
- 参考坐标系：地心轨道
- 轨道类型：近地轨道
- orbit_periapsis：422km
- orbit_apoapsis：437km
- 倾角：50.04度
- orbit_period：93.11分钟
- apsis：gee
- crew_size：3
- crew_members：杰拉德·卡尔、爱德华·吉布森、威廉·波格
- crew_EVAs：4
- crew_photo_caption：从左至右：卡尔、吉布森和波格
- previous_mission：天空实验室3号
- 分类：天空实验室计划
- docking_target：天空实验室
- docking_type：交会对接
- docking_port：前向端口
- docking_date：1973年11月16日21:55:00 UTC
- undocking_date：1974年2月8日02:33:12 UTC
- time_docked：83天4小时38分12秒