近日,，國際空間站上的2名俄羅斯航天員有點(diǎn)郁悶：他們先是因?yàn)榕撏夂教旆龉收希黄韧七t艙外行走,，后來又遭遇了聯(lián)盟MS-22飛船異常泄漏,，不僅出艙任務(wù)繼續(xù)推遲，就連明年3月能否乘坐這艘飛船安全回家都不能確定了,?；仡欇d人航天史，航天員在太空中經(jīng)歷過哪些險(xiǎn)情,？科研人員和航天員為此制定了哪些防范措施和應(yīng)對(duì)預(yù)案,？航天器在近地軌道上高速運(yùn)行，必須采取符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的密封措施,，畢竟宇宙真空環(huán)境的溫濕度,、壓力、輻射狀況等都不允許人體直接暴露,。載人飛船返回地面時(shí),，需要高速穿越地球大氣層,，嚴(yán)酷惡劣的外部環(huán)境也要求航天器保持良好的密閉性。因此,，任何涉及航天器泄漏的跡象都會(huì)引發(fā)高度關(guān)注和迅速處置,，避免釀成慘劇。 俄羅斯聯(lián)盟MS-22飛船發(fā)生異常泄漏最近這次聯(lián)盟飛船泄漏事件能夠被及時(shí)察覺,，是因?yàn)楹教靻T在即將出艙前發(fā)現(xiàn)冷卻回路中的壓力傳感器讀數(shù)異常偏低,。不久，機(jī)械臂上的攝像頭拍攝到,，大量冷卻液通過小孔飛撒向太空,。俄美等國的專家們正在分析事故原因，重點(diǎn)研判該飛船能否在沒有冷卻液的情況下完成著陸返回任務(wù),，如果不能,，俄羅斯將及時(shí)發(fā)射救援飛船。事實(shí)上,，在過去的半個(gè)多世紀(jì)里,，國外載人航天器遭遇過多次泄漏險(xiǎn)情，曾危及航天員生命,。2018年8月,，俄羅斯飛控中心檢測到國際空間站艙內(nèi)出現(xiàn)微量氣體泄漏，空間站內(nèi)的壓力傳感器也發(fā)出警報(bào),。6名航天員排查發(fā)現(xiàn),，與空間站對(duì)接的聯(lián)盟飛船軌道艙艙壁上竟有1個(gè)1.5毫米直徑的孔，如果不及時(shí)處理,，空間站內(nèi)的氧氣有可能在18天內(nèi)耗盡,，引發(fā)致命后果。航天員使用特殊材料緊急封堵小孔后,，俄專家經(jīng)過研究,，排除了太空碎片或微小天體等撞擊造成孔洞的可能，進(jìn)而懷疑是美國航天員鉆孔破壞俄飛船,，由此引發(fā)了軒然大波,，兩國至今各執(zhí)一詞。如果飛船異常泄漏發(fā)生在返回艙,，情況無疑更加危險(xiǎn),。1971年蘇聯(lián)聯(lián)盟11號(hào)飛船返回地球過程中，3名航天員不幸犧牲,。調(diào)查顯示,，當(dāng)時(shí)飛船返回艙的壓力閥發(fā)生故障,，導(dǎo)致空間較小的返回艙內(nèi)空氣快速泄漏,。在航天員還來不及反應(yīng)時(shí),，艙內(nèi)嚴(yán)重失壓，引發(fā)航天員急性缺氧窒息,。那次悲劇顯示早期飛船內(nèi)部設(shè)計(jì)不合理,，蘇聯(lián)航天單位迅速提高了聯(lián)盟飛船的安全性指標(biāo)，增加了1套生命保障系統(tǒng),，并規(guī)定航天員在上升,、返回階段必須穿上特殊航天服，一度將乘員從3人減為2人,，直到各項(xiàng)改進(jìn)措施把飛船的安全性提升到新水平。此外,，美國兩架航天飛機(jī)的悲劇也是密封不當(dāng)造成的,。1986年挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)升空不久后，密封圈失效,，固體助推器的熱氣異常沖擊外部燃料箱,，引發(fā)連鎖反應(yīng)，最終爆炸,。2003年哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)外部燃料箱上的絕緣泡沫掉落,，擊中了左側(cè)機(jī)翼前緣，埋下隱患,。當(dāng)航天飛機(jī)再入大氣層時(shí),，已失去密封性，高溫氣體竄入機(jī)翼內(nèi)部并引發(fā)液壓,、控制系統(tǒng)等故障,，導(dǎo)致解體。慘劇發(fā)生后,，美國宇航局加大了對(duì)隔熱瓦的檢查力度,，以至于航天飛機(jī)在返回前需要繞著國際空間站飛一圈，以便駐站航天員仔細(xì)檢查其外部隔熱瓦是否受損,。在太空中,，任何微小的異常都有可能引發(fā)重大事故,，航天員出艙必穿的艙外航天服就是如此。2016年1月，美國航天員科佩拉執(zhí)行艙外任務(wù)期間,，遭遇頭盔漏水危機(jī)，被美國宇航局定性為“潛在生命威脅事件”,。 國際空間站航天員回艙“除水”意大利航天員帕米塔諾同樣曾遭遇頭盔漏水,，而且漏水量是科佩拉的4倍。水在失重環(huán)境下一度“全面包裹”帕米塔諾的五官,，讓他難以呼吸,，也無法聽清無線電緊急溝通信息,。如果不是同事們受過應(yīng)急搶救培訓(xùn)，協(xié)助他及時(shí)返回了氣閘艙,，那么很可能會(huì)造成嚴(yán)重后果,。事故調(diào)查表明，水分離器中的無機(jī)材料導(dǎo)致滾筒孔堵塞,，水滴被迫溢出,，進(jìn)入通風(fēng)口回路中，大量懸浮在頭盔內(nèi)部,。針對(duì)有關(guān)缺陷,，美國宇航局對(duì)艙外航天服的水分離器進(jìn)行改進(jìn)，盡量避免堵塞情況,，又在頭盔內(nèi)部增加了“吸收墊”,，插入備用呼吸管。后來,，又有航天員遭遇了漏水意外,，但也證明這些改進(jìn)措施產(chǎn)生了效果。除了漏水外,，艙外航天服還發(fā)生過更危險(xiǎn)的被刺破事故,。1991年4月，美國航天員阿普特在艙外活動(dòng)中不慎刺破了艙外航天服,，引發(fā)異常減壓,，幸無大礙。更早之前的1965年,，蘇聯(lián)航天員列昂諾夫進(jìn)行了人類第一次太空行走,，不料早期艙外航天服設(shè)計(jì)不合理，發(fā)生了異常膨脹,，列昂諾夫無法返回飛船,。不過，列昂諾夫藝高人膽大,，主動(dòng)打開閥門,，冒險(xiǎn)讓艙外航天服泄壓，最終安全返回,。2001年,，美國航天員在連接國際空間站冷卻管線時(shí)，遇到閥門故障,，導(dǎo)致氨泄露到艙外航天服上,。由于氨有毒，航天員在返回氣閘艙時(shí)必須清除掉遺留的氨晶體，只好在太空中繼續(xù)“曬太陽”,，試圖借助陽光蒸發(fā)掉它們,。進(jìn)入氣閘艙后，航天員佩戴氧氣面罩至少20分鐘,，經(jīng)過細(xì)致檢查,，確定氨沒泄露到氣閘艙，才算安全結(jié)束任務(wù),。縱觀多次事故,，不難發(fā)現(xiàn)：艙外航天服名為衣服，其實(shí)是“縮小版宇宙飛船”,，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，工作環(huán)境惡劣，出毛病在所難免,。隨著時(shí)間流逝,，美俄早年研發(fā)的經(jīng)典型號(hào)艙外航天服逐漸“老態(tài)龍鐘”，時(shí)常修補(bǔ)也只能勉強(qiáng)維持使用,，有必要利用新技術(shù),、新材料,、新工藝推出新一代“太空戰(zhàn)袍”,。國外載人航天事業(yè)因火災(zāi)付出了重大犧牲。1967年美國“阿波羅1號(hào)”乘組在地面測試時(shí)遭遇火災(zāi),，3名航天員喪生,。如今普通人已經(jīng)很難想象太空中也曾發(fā)生過危險(xiǎn)的火災(zāi)，以至于前一段時(shí)間俄羅斯航天員在國際空間站開展消防演練,，成了不大不小的新聞,。 俄羅斯和平號(hào)空間站曾遭遇火災(zāi)險(xiǎn)情其實(shí)，1997年俄羅斯和平號(hào)空間站曾遭遇高?；鹎?。當(dāng)時(shí)，用于產(chǎn)生氧氣的高氯酸鋰存儲(chǔ)裝置發(fā)生泄漏,，洶涌的大火導(dǎo)致艙壁和纜線的金屬熔化,，高溫液滴像被點(diǎn)燃的煙花一樣噴濺到艙壁上，航天員一度擔(dān)心艙壁穿洞失壓,。最終,，航天員們戴上呼吸面罩，強(qiáng)忍著高溫和煙霧,，取下滅火器,，撲滅明火，又克服狹小空間內(nèi)氧氣不足，努力聯(lián)絡(luò)上地面團(tuán)隊(duì),，在專家指導(dǎo)下轉(zhuǎn)危為安,。這起事故也給空間站安全運(yùn)營提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，比如需要使用高溫絕緣性更好的材料,，取代廉價(jià)卻易燃的鋁合金,，而且不能雜亂堆放物件，保留消防安全通道,。國際空間站獨(dú)立設(shè)置了俄羅斯水泡沫滅火系統(tǒng)和美國二氧化碳滅火系統(tǒng),，航天員定期進(jìn)行安全演習(xí)，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠近似條件反射般快速,、正確處置,。此外，各國新設(shè)計(jì)的載人航天器盡量確保內(nèi)部整潔,，除了有助于維護(hù)航天員的身心健康,，也是控制火情的必然要求。在內(nèi)部空間更小的飛船或航天飛機(jī)上,，火災(zāi)更不能忽視,。1983年，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)返回地球時(shí)發(fā)生燃料泄漏,，輔助動(dòng)力裝置中的燃料爆燃,，并摧毀閥門，燒毀了附近電線,。美國宇航局調(diào)查發(fā)現(xiàn),，燃料其實(shí)在航天飛機(jī)入軌時(shí)就已泄漏，只不過在近地軌道上凍結(jié)了,，重返大氣層時(shí)因劇烈摩擦升溫,，重新被點(diǎn)燃。這次火災(zāi)算是有驚無險(xiǎn),，美國宇航局很快完善了輔助動(dòng)力裝置,，可惜航天飛機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，更多隱患未能及時(shí)排查出來,，釀成了后來的慘劇,。總之，載人航天是充滿風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜工程,，科研人員與航天員付出了巨大心血,，甚至冒著生命危險(xiǎn)，不斷排除隱患,。相信繼任者會(huì)不斷汲取前輩傳承,、遺留的寶貴經(jīng)驗(yàn)，取得更大成就。本文原載于《中國航天報(bào)·飛天科普周刊》12月24日一版作者/林文杰 
本文轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)：中國航天報(bào)
|
