如果飛船失控被迫在太空跳傘,會經歷什麼事?有機會重返地球嗎

科普啓示錄 發佈 2023-06-06T02:37:05.328542+00:00

在載人航天發展的60多年間,全球共出現過5次災難性事故,其中1次發生在模擬飛行過程中,2次發生在飛船返回過程中,而另外2次則出現在飛船發射過程中,一共有21名太空人遇難。

在載人航天發展的60多年間,全球共出現過5次災難性事故,其中1次發生在模擬飛行過程中,2次發生在飛船返回過程中,而另外2次則出現在飛船發射過程中,一共有21名太空人遇難。

在人類記載中的致命飛行事故,第一次發生事故的是前蘇聯的「聯盟1號」。

航空災難

1967年4月23日,聯盟號火箭托舉著聯盟一號飛船發射升空,在飛船上的太空人只有一個人:

弗拉基米爾·米哈易洛維奇·科馬洛夫

在發射9分鐘後,飛船成功入軌,可不幸的是,當時蘇聯為了與美國太空競賽中取得領先,在沒有做好準備的情況就發射了火箭。

起飛前,技術人員報告的故障多達百處之多,從聯盟一號飛船進入太空軌道的那一刻起,就不斷地發生故障,最為嚴重的是:地面跟蹤站通過分析飛船發回的數據發現,飛船的一個太陽能電池板沒有展開工作,飛船的電池在不久後將會耗盡。

這代表著,飛船只能依靠手動調整進入大氣層,在繞地球飛船飛行的第17圈時,本該按預定計劃返回的聯盟一號卻調整姿勢失敗,直到第19圈的時候,太空人科馬洛夫才使用手動控制返回了入地軌道。

然而,飛船距離地面10km的時候,飛船的主降落傘失效,返回艙在沒有減速的情況下徑直地撞向地面。

1967年4月24日凌晨6時,「聯盟一號」化作一顆火流星,墜毀於烏拉爾地區奧爾斯克以東65公里的地區,科馬洛夫當場身亡。

將近40年後的2003年,美國發射的,載有7名太空人在完成既定任務進入地球時,由於左側機翼地放熱瓦脫落,導致整體失控,太空飛行器開始不受控制地滾轉和偏航,最終在空中解體,太空人全部喪生。

對於高投入、高風險的載人航天系統工程而言,除了大推力的運載火箭技術,衛星安全返回技術和完備的生命保障系統技術也是不可或缺的。

在載人航天的歷史上,出現了兩次飛船出現事故,生命保障技術挽救載人飛船的事件。

如為了保證航天員的安全,蘇聯的「聯盟」FG運載火箭就搭載了應急逃逸系統,主體是在載人火箭最頂端安裝逃逸塔。

1983年9月27日,蘇聯發射「聯盟」T-10A載人飛船即將升空時意外起火,情急之下,逃逸塔啟動,帶著航天員的飛船遠離發射台,在2.4千米外的地方安全著陸,而就在逃逸塔點火升空後幾秒內,「聯盟」突然爆炸,發射台附近變為一片火海。

不過,現有的技術都是基於設備,如果出現「聯盟一號」或者「哥倫比亞號太空梭」同樣的事故,機上的電子設備無法運作時,甚至連逃逸塔都沒辦法啟動,太空人能高空跳傘自救嗎?

太空跳傘

如人類最高的高空跳傘記錄是41.4千米,是2014年穀歌高管創下的紀錄,他通過熱氣球達到了太空飛行器運行軌道的「黑障區」並且只穿了一件類似於太空衣的物體成功跳傘返回。

可我們需要知道的是,現有「高空跳傘」和「太空跳傘」差別巨大的,在太空飛行器起飛或者再入大氣層的時候幾乎都是經過同樣的順序,可以簡化為——

地面—大氣層—外太空—大氣層—地面

在這兩個階段中,無論是出太空,還是再入無法避免的只有一件事情:

在大氣層中因為過高速度產生的高溫

現有的跳傘是在一個高空靜止的氣球上跳下來,從零開始承受重力加速度,關鍵點是——

初始速度為0

可是無論是發射還是在軌道的太空飛行器,為了保證自身的運行,都不是靜止的,都擁有一個極高的初始速度,火箭升空時和在軌太空飛行器的運行、返回時的速度都不會低於第一宇宙速度——7.8km/s(因為這樣才能保證其能成功衝出地球或者在軌不被引力拉回地球)

在這樣的高速下,太空飛行器周圍被壓縮空氣的溫度甚至可以達到四五千攝氏度,太空飛行器本身需要加裝大量的散熱裝置,如果航天員直接出倉那後果就是瞬間被融化。

與此同時,高速的氣流會瞬間撕毀降落傘,做不到有效的制動,太空飛行器返回的時候也是在前期利用本身的結構先減速,最後階段才打開降落傘來利用空氣「急剎車」。

但是,能夠克服高速度帶來的發熱和難以制動的問題,那麼是可以成功回到地球的,理論上沒什麼問題。

20世紀60年代的時候,美國的MOOSE計劃(載人軌道安全操作設備),由通用電氣提出,目的是能夠使一個單一的太空人在升空和返回階段安全地從地球軌道到地球表面。

這個系統重量大概91公斤,安裝在一個手提箱大小的容器中,包括了一個小的雙噴嘴火箭發動機,1.8米長的PET塑料薄膜,背面有一個靈活的隔熱罩,兩個加壓罐,一個降落傘及無線電設備和生存工具包。

當太空飛行器出現問題的時候,太空人穿著太空衣打開逃生裝置,爬進塑膠袋中,從太空飛行器溫度及氣流較少的部分(如尾部)離開飛船,離開後設置會展開填充大量的泡沫,火箭包也從袋子底部伸出。

最終,這個袋子會形成呈圓錐體,太空人嵌在底部,中間充斥著熱屏蔽材料的泡沫形成一層隔熱盾防止高溫進入,小型的火箭噴口會減緩太空人下落的速度,當到達9.1公里左右,空氣密集的地方時,降落傘會自動展開,並將太空人的下落速度降低到7.6米/秒,最終安全地著陸。

通用電氣在對MOOSE計劃測試的時候,驗證了這種極端情況下降落的可能性,可是美國航空航天局(NASA)和美國空軍卻最終沒有使用這個系統,原因只有一個:

太空飛行器在幾乎失控的時候,太空人的反應時間太短,讓這個「安全包」幾乎沒有時間和操作空間來完成所需要的操作。

結語

在現在,世界航天迅猛發展,多數國家都將載人深空探測作為目標(如月球、火星),

在深空的探測中,由於局限性再也沒有像MOOSE這樣「太空跳傘」的計劃提出,幾乎都是使用獨立且更安全的逃生艙來保證航天員的安全,將太空人的危險降到最低。

關鍵字: