近日,國際空間站上的3名宇航員結(jié)束了在俄羅斯艙段的隔離生活。由于此前發(fā)現(xiàn)的美國艙段漏氣現(xiàn)象,他們于8月21日集中進入俄羅斯艙段,以配合飛行管理中心開展閉艙壓力檢查,尋找漏氣源頭。雖然最后隔離期被延長了一天,但截至記者發(fā)稿時,有關(guān)方面并未宣布找到漏氣點。
中國航天科工集團二院研究員、國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光向科技日報記者表示,這次漏氣不會威脅到宇航員的安全。對于這種細(xì)微的漏氣現(xiàn)象,雖然很容易檢測到,但想找到源頭,目前卻沒有特別簡單有效的手段。
適量漏氣有助于有害氣體排放
楊宇光介紹說,無論是空間站還是載人飛船,其實是允許有一定空氣泄漏率的,這有助于排出有害氣體。只不過不同國家、不同時期的航天器,對泄漏率有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。
他說,在載人航天器上,環(huán)控生保系統(tǒng)用于維持航天員生命,其作用包括大氣控制、水控制,以及其他污染物的控制。
早期美國載人航天器里使用的是純氧大氣,大氣密度低,氣壓也比較低,以便使航天器外殼能做得更薄。而蘇聯(lián)從一開始就采用氮氧混合大氣。如今,氮氧混合大氣已成各國載人航天的標(biāo)配。
因此,環(huán)控生保系統(tǒng)在大氣控制方面主要包括氮氣分壓、氧分壓和二氧化碳分壓。這三者都是多了不行,少了也不行。此外,艙內(nèi)還會產(chǎn)生各種有害物,例如電子設(shè)備會分解產(chǎn)生有害氣體,宇航員放的屁中也含有硫化氫。這些有害氣體如果不加以控制就會堆積,因而適當(dāng)?shù)目諝庑孤┞蕦τ跍p少污染物堆積很有幫助。
據(jù)測算,此次國際空間站大約每天泄漏220克空氣。楊宇光表示,這樣的泄漏率并沒有超出國際空間站的安全閾值。按照美國國家航空航天局(NASA)和俄羅斯聯(lián)邦航天局發(fā)布的聲明所說,艙內(nèi)空氣泄漏率只是“略高于標(biāo)準(zhǔn)”。
通常1名宇航員每天所需的空氣補給量約為6至10千克,相比之下,200多克空氣確實不算多?;蛟S這也是NASA自2019年9月就發(fā)現(xiàn)空間站漏氣,卻時隔一年才開始查漏的原因吧。
不過,雖然不會危及空間站安全,但計劃外的漏氣卻也造成了一定的浪費。畢竟,漏出去的氣總是得補回來的,而要補給只能從地面運輸。
楊宇光說,國際空間站內(nèi)始終要維持將近1個大氣壓的壓力,隨著空氣消耗,每天都需要補充氧氣和氮氣,這些補給都需要從地面運過去??墒沁@樣的補給運輸成本十分高昂,按照貨運飛船、火箭的造價和發(fā)射費用計算,每往空間站運送一公斤物資,成本比等重的黃金要貴得多。
換成這樣一想,國際空間站每天往外撒4兩多黃金,你說心疼不?
查漏相當(dāng)于大型客機里找針孔
終于,NASA也無法坦然坐視了。8月20日,他們宣布要開始查找漏氣源頭。
根據(jù)漏氣量估算,漏氣原因可能是某個艙段外殼上存在一個直徑約0.1毫米的小孔。要在龐大的空間站內(nèi)尋找這樣一個比針尖還小的孔顯然很不容易。
國際空間站由美國、俄羅斯等16個國家聯(lián)合建造,目前共有十幾個加壓艙段。楊宇光介紹說,俄羅斯有5個艙段,其中“曙光”號功能艙、“星辰”號服務(wù)艙均為20噸級。
美國艙段通過“團結(jié)”號節(jié)點艙與俄羅斯部分連接。其中包括美國的“命運”號實驗艙、“寧靜”號節(jié)點艙、“穹頂”號觀測艙、“萊奧納爾多”號多功能后勤艙等。美國“和諧”號節(jié)點艙上,又連接了歐洲的“哥倫布”實驗艙,以及日本的“希望”號實驗艙……這些艙段如一節(jié)節(jié)蓮藕般連在一起,有主干、有分支,頗為復(fù)雜。楊宇光說,國際空間站總重量超過400噸,內(nèi)部空間超過一架大型客機。
由于初步判定漏氣源在美國部分,所以自8月21日起,駐留在空間站內(nèi)的3名宇航員全部進入俄羅斯艙段,并將美國部分各艙段的艙門關(guān)閉,以便排查漏氣艙段。按理說,空間站內(nèi)各類傳感器密布,要做到這點并不難。
不過楊宇光認(rèn)為,即使找到了漏氣艙段,想進一步找出漏氣點也很困難,超聲波等手段并非任何情況下都適用,很多時候還得靠宇航員趴在艙壁上一點一點尋找??墒且环矫婵臻g站艙內(nèi)都裝有機柜,這是非密封設(shè)備,而且有幾層結(jié)構(gòu),如果漏氣點在機柜后面,除非把機柜拆掉,否則既看不見也摸不著。另一方面,直徑0.1毫米的小孔很難用肉眼辨別,無論是在艙內(nèi)還是出艙,都很難迅速發(fā)現(xiàn)。
所以即使要付出一定經(jīng)濟代價,但如果運氣不好的話,國際空間站或許不得不繼續(xù)漏一陣子。
空間站漏氣已不是第一次
無論如何,這次漏氣事件并不嚴(yán)重,也不是空間站上第一次出現(xiàn)。
2018年,國際空間站上也監(jiān)測到有氣體泄漏。經(jīng)過排查,工作人員在與國際空間站對接的“聯(lián)盟MS-09”飛船上,發(fā)現(xiàn)了一個直徑約2毫米的洞。這個洞雖然不大,卻導(dǎo)致艙內(nèi)氣壓不斷下降。后來宇航員用膠帶和特制膠水將破洞堵上,并把飛船安全開回地面。
2004年,國際空間站內(nèi)用于平衡窗戶氣壓的真空跨接電纜發(fā)生破漏,好在破損并不嚴(yán)重,宇航員更換了新電纜便解決了問題。
相比之下,1997年俄羅斯“和平”號空間站與“進步M-34”貨運飛船相撞導(dǎo)致的漏氣事故更為嚴(yán)重。是年6月24日夜間,該飛船與“和平”號空間站“量子2”號艙分離,拉開一定距離后,試圖與空間站重新對接,以試驗其安裝的新型Toru交會對接控制系統(tǒng)。然而這套系統(tǒng)并不像人們預(yù)計的那樣可靠。當(dāng)飛船以每小時17.5公里的相對速度接近空間站時,“速率中止控制”有關(guān)部件失靈,于是它無視宇航員的指令,沿著空間站長軸向前飛去,徑直撞上了“光譜”號艙的太陽能電池板,使得“光譜”號主艙體向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。在確認(rèn)受損情況之前,空間站內(nèi)的宇航員已明顯感受到了空氣壓力的變化。好在經(jīng)過緊急處置,空間站人員脫離了危險,“闖禍”的飛船也重新得到控制,但受損艙段卻永久失壓,不再適合居住。
因空氣泄漏導(dǎo)致的最慘烈的悲劇,發(fā)生在1971年蘇聯(lián)“聯(lián)盟11”號飛船返回地球過程中。1971年6月6日,宇航員格奧爾基·多勃羅沃利斯基、維克托·帕查耶夫、弗拉季斯拉夫·沃爾科夫乘坐“聯(lián)盟11”號飛船升空,成功與世界第一座真正的空間站“禮炮1”號對接,并創(chuàng)造了在空間站內(nèi)駐留23天18小時22分的紀(jì)錄。然而到了6月30日,當(dāng)迎接英雄凱旋的人們打開飛船返回艙,看到的卻是3位宇航員的遺體。
經(jīng)調(diào)查,當(dāng)飛船再入大氣層,返回艙與軌道艙分離時,返回艙的壓力閥被震開,艙內(nèi)空氣快速泄漏。同時,聯(lián)盟飛船座艙空間十分狹窄,為容納3名宇航員,蘇聯(lián)航天部門讓他們脫掉宇航服,這使三人暴露于風(fēng)險之中。因此,3名宇航員來不及作過多反應(yīng),就因急性缺氧窒息,以及體液沸騰而亡。
事后,蘇聯(lián)用了兩年多時間設(shè)計出第二代聯(lián)盟飛船,著重提升了安全性能,同時將成員數(shù)從3人改為2人,并要求宇航員在升空和返回階段必須穿宇航服。這是3位宇航員用生命換回的教訓(xùn)。
楊宇光表示,由于空氣泄漏導(dǎo)致的事故,分為幾個級別。比較輕微的情況可以通過緊急處置進行修復(fù);如果泄漏較為嚴(yán)重,可能需要封閉艙段;如果再嚴(yán)重,例如居住艙失壓,不再具備居住條件,就要組織宇航員緊急撤離了。
而“聯(lián)盟11”號飛船的悲劇,希望永遠(yuǎn)不要再發(fā)生。(記者 付毅飛)
關(guān)鍵詞: 國際空間站
網(wǎng)站首頁 |網(wǎng)站簡介 | 關(guān)于我們 | 廣告業(yè)務(wù) | 投稿信箱
Copyright © 2000-2020 m.netfop.cn All Rights Reserved.
中國網(wǎng)絡(luò)消費網(wǎng) 版權(quán)所有 未經(jīng)書面授權(quán) 不得復(fù)制或建立鏡像
聯(lián)系郵箱:920 891 263@qq.com