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真实版《地心引力》:太空旅行实用救生指南

 昵称535749 2013-11-21

真实版《地心引力》:太空旅行实用救生指南

广林星云 1小时前

看完电影《地心引力》之后,你还有胆量置身火箭顶端,飞入茫茫太空吗?如果答案是肯定的,请仔细阅读本文,这会大大提高你活着回到地球的几率。图片来源:blogspot.com

女士们先生们,各位旅客朋友们大家好!很高兴由我来介绍太空旅行的安全指南。相信有很多人都看了那部有关太空逃生的震撼影片,对接下来将要面对的太空之旅心有疑惧。没关系,现在我就告诉大家最想知道的东西:一旦在太空之旅中遇到危险,在祈求Tardis或是Enterprise飞来救你之前,还有哪些事情是可以做的呢?

从地面起飞

“5…4…3…2…1…”,装满燃料的火箭即将点火升空,而你正坐在这枚大“炸弹”的顶端。此时此刻,如果发生紧急情况,想逃还来得及吗?

【撤离发射架】如果你已经坐进飞船,但离发射还有好一会儿,这时发生了异常状况,比如火箭的有毒推进剂正在泄露,但不会马上爆炸。怎么办?你需要离开飞船,利用发射架上的应急撤离装置来逃生。美国国家航空航天局(NASA)的发射架,装备有架在钢缆上的紧急撤离框。你只需要挤进撤离框,然后割断系绳,撤离框就会带着你轰隆隆沿着钢缆一路滑下去,直到撞上拦阻网为止,整个过程不超过半分钟。中国的飞船发射架装备有防爆电梯和应急撤离滑道,后者类似于火灾现场救援用的逃生布道,可以让你在紧急情况下迅速撤离。

【启动逃逸塔】火箭在即将起飞或已经起飞时突然爆炸,这时你怎么办?如果此时你正坐在俄罗斯的“联盟”飞船或中国的“神舟”飞船里,那么恭喜你,安全获救的希望还是相当靠谱的。逃逸塔,即位于整流罩前端的一枚固体火箭,会迅速点火,整流罩里的铁夹子也会在瞬间裹紧飞船的轨道舱和返回舱,组成“逃逸飞行器”,与火箭的剩余部分撕裂开来。接下来,整流罩上的几块栅格翼迎风摊开,稳住“逃逸飞行器”的飞行方向。飞到安全距离后,飞船的返回舱独自脱离,带着乘员开伞安全着陆。逃逸塔分离后,整流罩上还装有高空逃逸发动机;整流罩分离后,还可以利用飞船自身的动力来实施逃逸。

1983年9月26日,苏联“联盟”T-10A飞船发射前,火箭就在塔架上发生了燃料泄漏,紧接着就把发射台炸成一片火海,多亏地面人员及时发出指令,数秒之内逃逸塔就将飞船和宇航员带到安全地带。1975年4月5日发射的苏联“联盟”18A任务组,则因为火箭级间分离失败,经历了一次惊心动魄的飞船自主动力高空逃逸。

“阿波罗”飞船进行发射台逃逸试验。图片来源:wikimedia.org

【跳伞逃生】早期的飞船,例如苏联“东方”号和美国“双子座”飞船,以及测试阶段的美国航天飞机,都装备了类似战斗机飞行员的弹射座椅,逃生之际舱门会迅速炸开,宇航员被弹射到远处开伞降落。不过,弹射座椅会让使用者遭受严重的身体损伤,所以不建议你去体验这些老式飞船。“挑战者”号灾难发生后,航天飞机上增设了一根滑杆。这是为了在航天飞机可控却无法降落的情况下,让机组乘员通过它滑到机翼范围外跳伞逃生,但这样的机会真的是太少了。

【终止升空】如果你坚持要选择乘坐美国的航天飞机,我只能表示遗憾了。航天飞机是载人航天器中功能最强大的,但也是最不安全的。遇上火箭爆炸这样的灾难,机组乘员毫无生还的希望。不过,也不是说遇到任何故障都只有束手待毙。在主要系统可控的情况下,如果3台主发动机中有一台熄火,机组乘员可以根据故障发生时间的不同,选择返回发射场降落(RTLS)、飞至大西洋对岸降落(TAL)、绕地一圈后降落(AOA),或者进入非预定轨道(ATO)。尽管如此,1986年“挑战者”号航天飞机的升空爆炸,以及2003年“哥伦比亚”号航天飞机的再入解体,还是造成了14名宇航员的遇难,也让航天飞机最终淡出了历史舞台。

在太空舱内外

“休斯顿,我们有麻烦了!”无论是身处飞船或者空间站内,还是正穿着舱外服进行太空行走,甚至跋涉在外星球的表面,类似的话肯定是你最不愿意听到的。那么,听到这句话之后,我们还来得及做些什么呢?

【带好毛巾】无论是在地球上还是在太空中,我们都最好让灾难抑制在萌芽状态。在空间站你需要时刻保持警惕,如果突然闻到奇怪的气味,应该立刻通知所有人戴好防毒面罩,同时找好灭火器以防万一。1997年2月24日,俄罗斯老旧的“和平”号空间站上,制氧用的高氯酸锂罐突然起火,所幸驻站宇航员第一时间戴上了防毒面具,并努力用灭火器灭火,火焰在一分半钟内熄灭,浓烟也没有来得及损害乘组的健康。无论遇到什么情况,Don't panic。

【转移至安全地带】在空间站遇上失火或者有毒气体泄漏已经够可怕了,但总算还有短暂的反应时间。另一种灾难——泄压漏气,可就真的是万分危急了!刺目的红灯在眼前晃悠,凄厉的警报声响彻耳边,数据显示站内气压正在飞速下降,没准还能听到嘶嘶的漏气声,这个时候你还能保持淡定吗?快!现在唯一能做的就是转移到安全的地方,同时迅速将漏气的舱段与空间站的其它部分隔离开来。

1997年6月25日,刚经历过火灾没多久的“和平”号空间站与“进步”M-34号货运飞船对接失误,发生“撞车”。飞船撞破了“光谱”舱舱壁,造成漏气。千钧一发之际,驻站宇航员用小刀割断了火花四溅的输电线缆,总算关上了“光谱”舱的舱门。这造成了“和平”号40%的电力损失,不过所有人总算又一次活了下来。

【记清逃生路线】在最糟糕的情况下,可能不得不放弃整个空间站逃生。这时,我们就只能寄希望于“救生艇”——与空间站对接的飞船了。国际空间站曾计划装备专用的救生飞船CRV,但因为经费不足被砍掉。目前充当国际空间站救生艇的,是两艘定期轮换的俄罗斯“联盟”TMA型飞船,它们都对接在俄罗斯舱段那一头。因此,强烈建议你进站之前记熟各个舱段的连接顺序,以免在灾难临头之际紧张兮兮变成路痴,错误奔向美国舱段那边。和站上的俄罗斯乘员处好关系,应该也挺重要。不过,等到未来的载人“龙”式飞船和“猎户座”飞船上天以后,美国舱段的对接口也可以用来逃生了。中国未来的“天宫”空间站上,也将对接有一至两艘“神舟”飞船,它们分别对接在“天和”核心舱节点部分前方和下方的对接口上。

国际空间站上俄罗斯舱段部分的连接示意图,请认准“联盟”(Soyuz)TMA型飞船的对接位置。图片来源:wikimedia.org

【去别的空间站】如果发生了相反的状况呢?空间站完好无损,用来回家的飞船却出现问题,这时候的最佳选择无疑是坚守待援,充分利用有限物资和循环再生系统坚持下去。1973年“天空实验室”3号任务期间,就差点发生这种事。当时和空间站对接的飞船推力器发生故障,NASA已经考虑提前发射下一艘飞船前来营救。不过,假如空间站上的物资不够支撑到地面准备好下一艘飞船,也可从另外的空间站派遣一艘飞船过来,转移受困人员。上述过程也可能反过来,比如空间站A的飞船受损无法返回地球,但仍可以在轨道上飞行,那么也可能由空间站A派出飞船主动前往空间站B。

飞船在空间站之间飞行,听上去像是科幻情节,不过历史上有过真实案例。1986年,苏联“联盟”T-15号飞船就在新建的“和平”号空间站和即将废弃的“礼炮”7号空间站之间实现过往返飞行。由于飞船上的燃料有限,在空间站之间机动又需要耗费大量燃料,如果两个空间站的轨道不在一个平面(例如国际空间站和中国空间站),变轨需要的燃料就更多。因此这需要充足的燃料、周密的计算和精确的地面引导。像《地心引力》片中那样,只借助飞船返回舱底部的着陆缓冲火箭,再抓住一支四处乱喷的灭火器,就成功飞到另一个空间站,几乎是没有可能的。

说到这里,我要遗憾地补充一句:由于目前美国、俄罗斯和中国的对接口及对接机制都不相同,因此即使双方成功交会,也无法相互对接。宇航员还是得穿上舱外服,或者钻进专用的“救生球”,才能穿过宇宙空间从而获救。

【身处宇宙空间】身穿舱外服进行太空行走,是太空之旅中最脆弱也最危险的时刻。太空行走非常疲惫,你需要记住以下几点:别在上太空的头3天或是头晕呕吐时出舱;出舱前按规定进行充分运动和吸氧;更衣时别忘记垫上纸尿布;出舱后心态尽量放松,最好用什么东西固定住身体或双脚,或者将安全绳扣牢;进入阳照区之前记得拉下遮阳罩。你的头盔下面有一袋饮用水和一块压缩饼干,可以用来充饥解渴。

万一遇上不测,请在及时呼救的同时尽量平缓呼吸,不要剧烈活动——这样可以减少氧气消耗量,有助于延长救生时间。如果不慎飘离空间站,可以尝试利用舱外服上的喷气机动装置返回,但是飞行距离有限,可别指望能像《地心引力》的主角那样,一口气从“哈勃”飞到空间站。最早一批太空行走的宇航员——苏联“上升”2号飞船的列昂诺夫和美国“双子座”9号飞船的吉恩·塞尔南都遇到过麻烦,不过最终都安全返回。

【在外星球表面】迄今为止唯一降落在外星球表面的,只有“阿波罗”任务。简陋的蜘蛛形登月舱,是当年月面旅行者的唯一依靠。未来的外星探索任务很可能会建设基地,至少也该有居住用的气密舱,或许还会装备增压机动车,甚至火箭飞行器。这样,万一返回舱出问题,也可以固守待援。在外星表面行走和做任何事都要小心谨慎,以免造成宇航服破损。回基地时要仔细吹扫宇航服,避免将外星尘土带进气密舱。收到太阳风暴预警时要第一时间躲进基地或是身边最近的岩洞。注意脚下的坑穴和深沟。不要走得太远。

这可不是《地心引力》的剧照,而是“和平”号空间站上被“进步”M-34号货运飞船撞坏的“光谱”舱。图片来源:wikimedia.org

从太空返回

回家永远是太空旅行中最让人提心吊胆的部分。目前所有类型的载人航天器,在回家路上都是“一锤子买卖”,身处其中的你能把握的因素也不多。尽管如此,多知道一点,总归能让你心里更踏实一些。

【穿好压力服】1971年,苏联“联盟”11号飞船与“礼炮”1号空间站对接,成功完成了历史上第一次空间站任务。在撤离空间站后,由于飞船上一个气阀的错误开启,返回舱内全部空气泄露干净,3名身着普通工作服的宇航员在数分钟内丧生。所以,在飞船发射、对接和返回这些可能泄压的危险时段,可千万记得穿好压力服!

【安全回家】再入大气层时需要精确地掌控飞船点火的时机和时长,以免再入角度过陡或过缓。过陡会让飞船迅速过热烧毁,过缓会被大气层像打水漂一样弹开。再入时的飞船姿态也非常重要,首先必须保证各部分成功分离后防热大底朝前,不然整个返回舱会被烧穿。1969年1月18日,苏联“联盟”5号飞船返回时,返回舱与推进舱就一度无法分开,致使返回舱“尖头”朝前。在舱内开始弥漫起糊味的时候,返回舱终于和被烧烂的推进舱分开,恢复了大底朝前的正常姿态。相比起这位快要被吓死的哥们来,《地心引力》的女主角真的是一路开挂,运气够好。

当然,安全返回还有赖于降落伞的正常展开(否则就会成为第二个科马洛夫……)以及着陆反推火箭的准时点火。不过这些可不在我们的掌控之内,我们只能寄希望于它们正常工作了。唯一能做的,大概只有在躺椅上坐稳,准备好迎接开伞和触地瞬间的两次冲击了吧。

现在,火箭即将点火。你,准备好出发吗?

 

参考书目

  1. 《载人航天飞行中的事故与灾难》,D.J.谢勒著;袁家军等译。中国宇航出版社,2005.11
  2. 《联盟号飞船》,R.D.霍尔,D.J.谢勒著;周晓飞等译。中国宇航出版社,2006.5
  3. 《感受太空:太空航行500个问答》,M.马伦著;杨荣鑫译。南海出版公司,2000.1
  4. 《载人航天器技术》(第二版),戚发轫主编。国防工业出版社,2003.10
  5. 《通天神箭:解读载人运载火箭》,黄春平主编。中国宇航出版社,2011.1
  6. 《巡天神舟:揭秘载人航天器》,戚发轫,李颐黎主编。中国宇航出版社,2011.1
  7. 《戈壁天港:走进载人航天发射场》,周凤广,徐克俊主编。中国宇航出版社,2011.1

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