天空實驗室4號

天空實驗室4號（Skylab 4，也縮寫為SL-4和SLM-3）是第三次載人天空實驗室任務，將第三批也是最後一批太空人送上了美國第一個空間站。

1973年11月16日，傑拉德·卡爾、愛德華·吉布森和威廉·波格乘坐阿波羅指令/服務艙，由土星1B號運載火箭從佛羅里達州甘迺迪航太中心發射升空，任務持續了84天1小時16分鐘。天空實驗室4號的太空人共計工作了6051個太空人利用小時，開展了包括醫學活動、太陽觀測、地球資源研究、柯侯德彗星觀測等在內的多項科學實驗。

載人天空實驗室任務的正式編號為天空實驗室2號、3號和4號。由於編號溝通失誤，導致任務徽章上分別印有「天空實驗室1號」、「天空實驗室2號」和「天空實驗室3號」。

## 發射

自1963年11月28日起，NASA的發射中心位於甘迺迪角。1973年10月9日，甘迺迪角正式恢復了其原名卡納維拉爾角。土星五號火箭的LC-39A和LC-39B發射台仍然位於梅里特島的甘迺迪航太中心。天空實驗室4號任務是該地區更名為卡納維拉爾角後的首次載人發射；它於1973年11月16日從甘迺迪航太中心的LC-39B發射台發射升空。

## 乘組

天空實驗室4號由三名新手太空人組成，是NASA發射的最大規模的全新手太空人團隊。繼全新手太空人的水星計劃之後，美國宇航局只進行了四次全新手太空人飛行任務——雙子星4號、雙子星7號、雙子星8號和天空實驗室4號。

### 支持乘組

- 羅伯特·克里彭
- 亨利·哈特斯菲爾德
- 布魯斯·麥坎德利斯
- 斯多里·馬斯格雷夫
- 拉塞爾·施威卡特
- 威廉·索恩頓
- 理察·特魯利

## 任務參數

- 質量： 20,847 千克（45,960 磅）
- 最高海拔：440km（1973 年 11 月 16 日）
- 總飛行距離： 3450萬英里（5550萬公里）
- 運載火箭：土星IB SA-208
- 太空飛行器：阿波羅指令/服務艙-118
- 曆元： 1974年1月21日
- 近地點： 422km
- 遠地點： 437km
- 傾角： 50.04°
- 軌道周期： 93.11 分鐘

### 對接

- 停靠：1973年11月16日 21:55:00 UTC
- 脫離：1974年2月8日 02:33:12 UTC
- 停靠時間：83天4小時38分12秒

### 太空行走（EVA）

吉布森和波格– EVA 1

- 開始時間： 1973 年 11 月 22 日 17:42 UTC
- 結束時間：11月23日00:15 UTC
- 時長：6小時33分鐘

卡爾和波格——EVA 2

- 開始時間：1973年12月25日16:00 UTC
- 結束時間：12月25日23:01 UTC
- 時長：7小時01分鐘

卡爾和吉布森– EVA 3

- 開始時間：1973年12月29日17:00 UTC
- 結束時間：12月29日20:29 UTC
- 時長：3小時29分鐘

卡爾和吉布森– EVA 4

- 開始時間：1974年2月3日 15:19 UTC
- 結束時間：2月3日 20:38 UTC
- 時長：5小時19分鐘

## 任務亮點

3名新手太空人抵達天空實驗室後，首先發現了3個身穿飛行服的人形模型。仔細檢查後，他們發現這些是帶有天空實驗室4號任務徽章和姓名標籤的假人，是艾爾·比恩、傑克·盧斯馬和歐文·加里奧特在天空實驗室3號任務結束後留下的。

事情一開始就出了岔子，太空人試圖向飛行醫生隱瞞波格早期的空間適應症候群，這一事實是在任務控制人員下載了機載語音錄音後發現的。太空人辦公室主任艾倫·謝潑德就此疏忽訓斥了他們，稱他們「犯了一個相當嚴重的判斷錯誤」。

啟動在軌工作間時，工作人員難以適應與前任相同的工作量。他們最初的任務是卸載和存放執行漫長任務所需的數千件物品，這項任務也令他們不堪重負。啟動程序的安排要求長時間工作，且任務種類繁多，工作人員很快就感到疲憊不堪，進度也落後於計劃。

天空實驗室任務開始七天後，其控制力矩陀螺太空飛行器姿態判定與控制系統出現故障，險些導致任務提前結束。天空實驗室依靠三個大型陀螺儀，其尺寸設計使得任意兩個陀螺儀都能提供足夠的控制力，使天空實驗室能夠按照預期進行機動。第三個陀螺儀則作為備用，以防其中一個發生故障。陀螺儀故障被歸因於潤滑不足。任務後期，第二個陀螺儀也出現了類似的問題，但特殊的溫度控制和負載降低程序使其得以繼續運行，並且沒有再發生其他問題。

感恩節當天，吉布森和波格完成了6.5小時的太空行走。太空行走的前半部分用於部署實驗設備和更換太陽天文台的膠片。剩餘時間則用於維修故障天線。在太空行走過程中，吉布森感嘆道：「哇，這簡直就是大自然！在室內，你只能透過窗戶往外看。而在這裡，你就身臨其境。」太空人們報告說食物不錯，但略顯清淡。由於嚴格的飲食限制，食物的種類和數量都受到嚴格控制。儘管太空人們希望使用更多調味品來提升食物的口感，而且出於醫療原因，他們使用的鹽量也受到限制，但到了第三次任務時，NASA廚房已經增加了調味品的供應，鹽和胡椒也變成了液體溶液（第二批太空人攜帶的顆粒狀鹽和胡椒幾乎等同於「空氣污染」）。

12月13日，太空人們觀測到了科胡泰克彗星，並用太陽天文台和手持相機對準了它。他們使用遠紫外相機/光譜儀採集了彗星的光譜。隨著彗星接近太陽，他們繼續拍攝它。12月30日，當彗星從太陽背後掠過時，卡爾和吉布森在進行太空行走時發現了它。

隨著天空實驗室工作的推進，太空人抱怨工作量過大，而地面控制人員則抱怨工作完成得不夠。NASA認定，主要原因在於發射前不久新增了大量任務，且幾乎沒有進行任何培訓，以及在空間站上搜尋錯位的設備。太空人們召開了一次無線電會議來表達不滿，最終工作計劃進行了調整。任務結束時，太空人們完成的工作量超過了原計劃。

天空實驗室4號進行了多項科學觀測。太空人們花費了大量時間研究地球。卡爾和波格輪流操作控制設備，測量並拍攝地球表面的特定特徵。吉布森和其他太空人則進行了太陽觀測，拍攝了約75000張新的太陽望遠鏡圖像。這些圖像涵蓋了X射線、紫外線和可見光波段。

隨著任務接近尾聲，吉布森繼續觀測太陽表面。1974年1月21日，太陽表面一個活躍區域形成了一個亮點，該亮點不斷增強並擴大。吉布森迅速開始拍攝亮點爆發的畫面。這段影片是人類首次從太空記錄太陽耀斑誕生的過程。

太空人們還從軌道上拍攝了地球。儘管接到指示不要這樣做，但太空人們（或許是無意中）拍攝到了51區，這引發了各政府機構之間關於是否應該公開這些顯示該秘密設施的照片的小小爭議。最終，這張照片與其他所有照片一起被收錄在NASA的天空實驗室圖像檔案中，但多年來一直無人問津。

天空實驗室4號太空人完成了1214次地球軌道飛行和4次總時長為22小時13分鐘的艙外活動。在太空的84天1小時16分鐘中，他們共飛行了3450萬英里（5550萬公里）。天空實驗室4號是天空實驗室的最後一次任務；該空間站於1979年從軌道墜落。

本次任務的三位太空人於20世紀60年代中期阿波羅計劃期間加入NASA，其中波格和卡爾一度被認為是阿波羅19號任務的熱門人選，但該任務最終被取消。最終，天空實驗室4號的三位太空人均未再次進入太空，因為他們都沒有被選中參加阿波羅-聯盟號任務，而且在太空梭首次發射前都已從NASA退休。吉布森曾接受過科學家太空人的訓練，他於1974年12月從NASA辭職，前往加利福尼亞州洛杉磯的航空航天公司擔任高級研究員，從事天空實驗室太陽物理數據的研究。

## 通信中斷

天空實驗室4號任務期間發生了一次計劃外的通信中斷：在天空實驗室4號能夠與地面控制中心保持通信的軌道段內，太空人未與地面控制中心取得聯繫。在任務中期之前，天空實驗室4號的太空人開始感到疲憊，工作進度也落後了。為了趕上進度，他們決定每天只需一名太空人參加簡報會，而不是三名太空人全部參加，以便讓另外兩名太空人完成正在進行的任務。據卡爾和吉布森所述，太空人一度忘記在每日簡報會上打開無線電，導致在當天軌道通信可用期間，太空人與地面控制中心之間失去了通信。到下一個計劃通信時段，太空人已與地面控制中心重新建立了無線電聯繫。卡爾和吉布森都表示，這一事件在一定程度上促成了1973年12月30日的一次討論。在這次討論中，太空人和飛行管制員理察·特魯利考慮到太空人的疲勞程度，重新審視了他們的工作安排。卡爾稱這次會議為「太空中的第一次敏感性會議」。美國宇航局同意為太空人制定一個更為輕鬆的工作安排，剩餘任務的效率顯著提高，超過了之前的天空實驗室3號任務。

### 後果

為了避免在未來的任務中重蹈覆轍，NASA花費了大量時間研究這次意外通信中斷的原因和後果。當時，只有天空實驗室3號的太空人在太空停留了六周。當時人們對太空人的心理狀態並不了解。NASA認真對待太空人的請求，並在接下來的六周內減少了他們的工作量。這次事件讓NASA在太空人選拔方面陷入了前所未有的困境，而這個問題在人類考慮載人火星任務或重返月球時仍然值得關注。其中一個複雜因素是管理層與下屬之間的互動。天空實驗室4號任務的一個問題是，太空人由於工作量落後，被施加了更大的壓力，導致壓力水平不斷上升。然而，本次任務的三位太空人沒能再度造訪太空，而且在接下來的十年裡，NASA只進行了一次太空飛行，天空實驗室是美國第一個也是最後一個空間站。美國宇航局原本計劃建造更大的空間站，但登月後預算大幅縮減，天空實驗室在軌工作間成為阿波羅應用計劃中唯一一個主要執行的項目。

天空實驗室的最後一次任務因其事故而聞名，同時也因其在漫長任務中完成的大量工作而為人所知。天空實驗室在軌道上運行了六年，直到1979年由於太陽活動異常活躍而導致軌道衰減。此後，美國載人航天飛行任務分別是1975年7月的阿波羅-聯盟測試計劃和1981年4月的首次太空梭軌道飛行STS-1。

涉事太空人曾拿此事開玩笑，但該事件已成為包括航太醫學、太空人團隊管理和航太心理學在內的多個領域的案例研究對象。據《太空安全雜誌》報導，該事件影響了未來太空任務的規劃，尤其是長期任務的規劃。

所描述的事件被認為是太空醫學中「我們與他們」情結的一個典型例子。太空人心理一直是火星模擬任務（例如火星500任務）的研究重點，尤其關注太空人行為如何引發任務失敗或其他問題。該事件的影響之一是要求每個國際空間站乘組中，至少有一名太空人不是首次太空飛行。

天空實驗室4號任務的84天停留時間創造了人類太空飛行紀錄，這一紀錄在二十多年內都沒有被NASA太空人打破。1978年，蘇聯禮炮6號空間站的禮炮6號EO-1任務的96天停留時間打破了天空實驗室4號的紀錄

### 在媒體報導中

媒體將此次通信故障解讀為蓄意行為，並稱之為「天空實驗室罷工」或「天空實驗室叛變」。最早報導天空實驗室發生罷工的報導之一，是亨利·庫珀於1976年8月22日在《紐約客》雜誌上發表的文章。庫珀寫道，太空人據稱於1973年12月28日停止工作。同年，庫珀還在其著作《太空之家》中提出了類似的說法。哈佛商學院於1980年發布了一份題為《太空罷工》的報告，同樣聲稱太空人舉行了罷工，但並未提供任何消息來源。

NASA、相關太空人和航太史學家均表示，實際上並未發生罷工。NASA認為，12月28日的事件可能與12月26日給予太空人的休息日混淆了，12月26日是卡爾和波格前一天完成長時間太空行走後給予太空人的休息日。NASA補充說，也可能與12月25日已知的地面設備故障混淆了；該故障導致他們在某一圈軌道無法追蹤天空實驗室，但太空人事先已被告知此事。卡爾和吉布森都表示，導致他們錯過簡報的原因是一系列判斷失誤，而非太空人的故意行為。航太史作家大衛·希特在與前太空人歐文·加里歐特和約瑟夫·科文合著的一本書中也對太空人故意切斷與任務控制中心的聯繫這一說法提出了質疑。

## 圖集

- 指揮官傑拉爾德·卡爾駕駛一架載人機動單元原型機。
- 卡爾與比爾·波格「平衡」，以此來演示零重力。
- 埃德·吉布森從連接空間站和乘員指揮艙的多用途對接適配器中浮了出來。
- 卡爾和吉布森從垃圾氣閘處眺望整個空間站。
- 卡爾四肢伸展漂浮在水面上，以展示零重力的影響。
- 波格精工是一款「Seiko Automatic-Chronograph」Cal. 6139，是第一款進入太空的自動計時錶，由比爾·波格使用
- 吉布森操控著阿波羅望遠鏡支架
- 科胡特克彗星的發現者盧博斯·科胡特克博士在訪問詹森航太中心期間，通過無線電話在任務控制中心的任務運行控制室與天空實驗室4號的太空人進行了交談。
- 吉布森在艙外活動期間

## 阿波羅指令艙保存情況

天空實驗室4號使用的阿波羅指令艙於1975年移交給美國國家航空航天博物館。該指令艙編號為指令/服務艙CSM-118，作為天空實驗室任務的一部分，它在地球軌道上停留了84天。

艙體濺落後翻轉，這種情況在阿波羅指令/服務艙濺落後大約有一半發生；在這種情況下，會在指令/服務艙頂部部署充氣氣球以扶正艙體。

天空實驗室3號和4號太空飛行器艙段的舷窗曾被用於微流星體撞擊研究。

作為太空飛行器熱管理的一環，指令艙的一半側面被塗成白色。與第二代阿波羅指令/服務艙採用鋁和一氧化矽塗層的聚醯亞胺薄膜不同，後來的天空實驗室模塊在向陽面塗上了白色油漆。

天空實驗室4號指令艙保持著美國太空飛行器單次太空飛行時間最長的紀錄近50年，直到2021年2月7日，SpaceX載人1號任務中的載人龍飛船堅韌號打破了這一紀錄。為了紀念這一事件，載人1號的四名太空人在國際空間站與愛德華·吉布森進行了現場通話。

截至2024年，指令艙在俄克拉荷馬歷史中心展出。

## 任務標識

三角形任務標識上印有醒目的數字「3」，一道彩虹環繞著太空人們研究的三個領域。飛行期間，太空人們發布了以下描述：

標識上的符號代表了本次任務的三大主要研究領域。樹象徵著人類的自然環境，也象徵著推進地球資源研究的目標。氫原子作為宇宙的基本組成單元，代表著人類對物質世界的探索、知識的應用以及技術的開發。由於太陽主要由氫構成，氫的符號也象徵著太陽物理任務的目標。人形輪廓代表著人類以及人類運用智慧駕馭技術的能力，這種智慧又受到對自然環境的尊重。它也與天空實驗室對人類自身的醫學研究相關。彩虹取自聖經中關於洪水的故事，象徵著人類所獲得的希望。它環抱著人類，延伸至樹和氫原子，強調了人類在通過人文主義的方式運用科學知識，實現技術與自然和諧共處的關鍵作用。

由於對科胡特克彗星的研究，該標識的某些版本在頂部曲線中包含了一顆彗星。

## 外部連結

- 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.

## 基本資料

- 日語原文：Skylab 4
- 說明：乘組最後看到的天空實驗室
- 域：由於美國宇航局的管理失誤，天空實驗室載人任務標識數字（3）與官方任務編號（4）相衝突。
- 運營單位：NASA
- COSPAR_ID：1973-090A
- 衛星目錄序號：6936
- 任務時長：84天1小時15分30秒
- orbits_completed：1214
- distance_travelled：55500000km
- 太空飛行器：阿波羅指揮/服務艙-118
- 製造商：羅克韋爾國際
- 彈頭量：20847kg
- 推出時間：November 16, 1973, 14:01:23 UTC
- launch_rocket：土星1B SA-208
- 發射地點：甘迺迪航太中心 LC-39B
- landing_date：February 8, 1974, 15:16:53 UTC
- landing_site：31°N 18°W
- recovery_by：紐奧良號兩棲突擊艦
- orbit_epoch：1974年1月21日
- 參考坐標系：地心軌道
- 軌道類型：近地軌道
- orbit_periapsis：422km
- orbit_apoapsis：437km
- 傾角：50.04度
- orbit_period：93.11分鐘
- apsis：gee
- crew_size：3
- crew_members：傑拉德·卡爾、愛德華·吉布森、威廉·波格
- crew_EVAs：4
- crew_photo_caption：從左至右：卡爾、吉布森和波格
- previous_mission：天空實驗室3號
- 分類：天空實驗室計劃
- docking_target：天空實驗室
- docking_type：交會對接
- docking_port：前向埠
- 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小時38分12秒