分享

无比震撼!美国宇航员在太空上,徒手抓住4吨重高速飞行的卫星

 柠檬猪nyzbh9re 2022-10-28 发布于广东

航天史上最惊险的一次抢修任务,3名宇航员出舱,决定放手一搏,徒手抓住4吨重,在高速运动并且旋转的卫星。如果在这个过程中稍有差池,留给宇航员自救的时间只有短短的20秒,可谓命悬一线,生死只在瞬间。

一次失败的发射任务

在上世纪80年代末的时候,随着移动电话等电子产品蓬勃发展,人与人之间的相互联系,也变得更加紧密。

而这背后离不开太空中的卫星,随着通信需求的增加,卫星的数量也在相应增加,而以往的通信卫星5号在设计上,就有些跟不上暴增的通信需求了。

为此国际卫星组织决定研发新一代通信卫星“通信卫星6号”,以取代有些落伍的5号卫星了。6号卫星首批研制5颗,造价在当年为3亿美元,属于自旋稳定卫星,设计使用寿命为13年,卫星直径为3.6米,高11.7米,重量为4吨。

每颗卫星可以同时中转12万条通话线路,并且还可以中转3个电视频道,现在人手一部手机的年代,有些不够看了。但是在80年代末,这么一颗卫星就可以满足几个国家的需求了。

1986年10月27号,当一切准备就绪后,国际通信卫星6号开始发射,第一颗卫星顺利送达预定轨道。第二年3月14号,第二颗卫星也被发射升空,但是当卫星进入太空后,指挥中心的监控数据却显示异常。

因为火箭并未到达预定轨道,在中途就把卫星“卸货”了,此时卫星的轨道是一个椭圆形,轨道远地点为349公里,近地点只有169公里,在这个轨道高度,卫星将面临坠入大气层的风险。

但是好在卫星虽然发射失败,但是性能并未受到影响,在地面指挥中心的操控下,卫星开启尾部的推进器,把轨道抬升到远地点407公里,近地点259公里的位置上。

在这个位置,虽然卫星暂时没有坠毁的风险,但是卫星的使用寿命会大大打折,在卫星高速运动下,近地轨道上活跃的氧原子,将会对腐蚀太阳能板的焊接界面,其使用寿命也设计寿命的十分之一,也就是1年多时间。

在这个时候,就面临一个选择,那就是重新发射一个新的卫星,还是对这颗发射失败的卫星进行抢救?

航天飞机追卫星

如果是现在,这颗卫星毫无疑问就被遗弃了,会重新发射一颗新的卫星。但是在当年,却有一个另外的选择,那就是维修。

之所以会出现这种情况,是因为当时航天飞机还未退役,可以通过航天飞机上的机械手臂,把卫星捕获,给卫星安装一个新的发送机,而这种操作,现在的太空飞船显然无法实现。

如果卫星价值只有几千万,那么毫无疑问会重新发射一个,因为航天飞机出动的成本远不止这个价格,但是卫星的价值3个亿,而且是30多年前的3个多亿。

所以当时考虑有两个维度:时间和成本。

如果在成本相同的情况下,哪个时间更快,就会选择哪种方案。同样在耗费时间相同的情况下,哪个成本更低,就会选择哪种方案。

最终经过核算,无论是维修,还是重新发射一颗新的卫星,其耗费的时间都要2年多,但是维修卫星的费用,却只要1亿多美元,其成本只有发射新卫星的三分之一。

那么最终法案就敲定下来,把卫星捕获,然后在航天飞机货舱里,给卫星安装一个充满燃料的新发送机,并且重新铺设太阳能面板,之后把卫星释放,航天飞机离开卫星后,地面指挥中心启动发送机,把卫星推送到预定轨道上。

1992年5月7号,奋进号航天飞机载着7名宇航员浩浩荡荡飞往太空。

这是奋进号航天飞机的首次飞行任务,在进入太空后,航天飞机就对卫星穷追不舍,卫星当时的速度是每小时28000公里,航天飞机苦苦追寻了3天时间。

最终在360公里的轨道追上卫星,与其距离仅15米。

首次抓捕卫星失败

由于是自旋稳定卫星,每秒钟大约就要转一圈,航天飞机想要把卫星带回地球,第一步就是让卫星停止旋转,然后用机械手臂捕获卫星,固定到航天飞机货舱进行维修。

否则面对一个不断旋转的卫星,机械手臂一旦靠近,搞不好就是两败俱伤的结果。

所以,让卫星停止旋转这个重任,就落到宇航员的身上,从确定对卫星进行维修后,宇航员就在水中进行了为期2年的训练。宇航员拿一些机械装置,训练如何让模拟的卫星停止转动。

第一个出舱的是皮埃尔·索特,他站到机械手臂顶端的平台上,与训练中一样,手里拿着一根长4.5米,重72公斤的机械装置,想办法插入到卫星尾部的结构环中,让卫星停止旋转后,再利用航天飞机机械手臂捕获卫星。

虽然经过两年的训练,但是在失重的太空环境,航天飞机与卫星都高速飞行,并且卫星还在自转的情况下,想要精准的把机械装置插入卫星底部,显得非常困难。

为了防止弄坏卫星,不得不小心翼翼,每次距离成功就只有一点点,但就是无法精准插入卫星的结构环中。在经过几个小时的尝试后,不仅没有成功,还把卫星弄得摇晃起来,最终机长下令,让精疲力尽的索特回舱休息。

经过一天的休息,第二天索特再次出舱,与第一天的情况一样,与同伴交流的时候,他有些不甘说到:卫星旋转太快了,每当感觉要抓住它的时候,又被它给跑掉了。

这次索特回舱总结经验,他认为利用机械装置,在不破坏卫星的情况下,根本就无法抓住卫星,主要原因是太空环境与水中的模拟训练有很大的不同。

在太空环境中,宇航服会变得坚硬不少,不仅会造成行动不便,而且会让手掌的触觉变差,并且卫星的重量达到4吨,即便机械装置靠近合适的位置,也容易被摆脱,一个人的力量很难让它停止下来。

徒手抓卫星

难道这次任务就这么失败了?

不!好戏还在后头。

经过NASA专家和奋进号宇航员根据现场情况进行商讨,最终提出一个惊人的方案,那就是既然机械装置不好用,就徒手去抓,既然一个人的力量不够,那么就三个人一起去。

事实上,这个方案是一个非常冒险的行为。要宇航员赤手空拳去抓捕4吨重的卫星,将会面临两个风险。

1、宇航员面临的风险

在太空中飞行的卫星,其形状并不是一个光滑的球状物体,卫星有个尖锐的边缘,当宇航员赤手空拳去抓的时候,旋转的卫星很可能会划破宇航服。

由于宇航服内部是经过加压的,一旦其破裂口达到0.6厘米,宇航服就会泄露压力,而科学家推测在宇航服内部失去压力后,宇航员在太空中只有20秒时间进行自救,这个时间对太空行走的宇航员来说,是远远不够的,所以宇航员可谓命悬一线。

2、航天飞机和卫星面临的风险

三名宇航员动作必须保持一致,并且力度也要控制好,而且不能在一个点上同时用力,必须在120°的角度上控制住卫星。

因为卫星旋转速度比较快,如果力度没有保持一致,那么卫星的飞行姿态将会发生变化,一个旋转并且时速高达28000公里的卫星,其飞行姿态的变化,后果将非常严重。

后果轻的,卫星会坠落大气层中,导致整个任务失败。

如果后果严重些,航天飞机和卫星两个高速运动的物体,在如此近距离下,会发生碰撞,那么就不要说任务了,7名宇航员将永远无法返回地球了。

航天飞机在太空经过几天的飞行,燃料已经不支持他们继续待在太空中,经过短暂的休整和商讨后,5月13日,徒手抓卫星的方案正是开启。

5点12分,索特第三次走出航天飞机,紧随其后的就是航天员理查德·希布和托马斯·埃克斯,在三名宇航员到达自己指定的位置固定好后,剩余的宇航员驾驶航天飞机慢慢的靠近卫星,直到三名宇航员伸手就可以触摸到卫星的距离。

在一切准备就绪后,当天晚上7点59分,随着一声令下,三名不同方位的宇航员同时伸手抓住卫星,卫星在突然受到外力后,有些摇晃了起来,最终希布看准时机,一手抓着卫星,一手迅速的将机械装置安装到卫星底部的结构环上,最终驯服了这颗4吨重的庞然大物。

随后,航天飞机上的机械手臂把卫星送入到货舱内,随后其他宇航员对卫星进行一天的修理,更换发动机,更换被氧原子腐蚀的界面,整个卫星焕然一新。

经过两年的曲折,最终这颗卫星回到本属于它的轨道上。

结语:

艺术来源于生活,当看到科幻电影中,一艘小太空飞船去追赶连接高速旋转的母舰,在激昂的音乐加持下,让人感觉惊心动魄,扣人心弦。

但是在现实中,却有这么一批太空探险者们,没有激昂音乐的加持,却面对同样凶险的境地,徒手去控制住一颗4吨重旋转的卫星,在这个过程中,如果出现失误,他们也将永远的无法返回地球了。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多