航天救生
正文
在應急情況下使航天員在航天飛行中迅速脫離太空飛行器,及時撤往另一太空飛行器或返回地面,並在地面進行自救或求救的過程。航天救生根據不同的階段分為主動飛行段救生、軌道運行段救生、返回著陸段救生以及地面防護與營救。主動飛行段救生 從運載火箭豎立在發射台上到載人飛船進入軌道之前這一階段,故障主要發生在運載火箭上,如推力不足、提前熄火、爆炸、控制系統失靈和級間未分離等。根據運載火箭的飛行高度或飛行速度,主動飛行段的救生又分為發射台低空段救生和高空段救生。
① 發射台至低空段救生:從起飛到十幾公里的高度,運載火箭在大氣層中飛行,空氣阻力比較大。一旦發生故障,載人飛船攜帶的動力裝置(即用於從軌道上返回的制動發動機)的推力不足以克服空氣阻力而把飛船從運載火箭上推開,因此需要專門設定救生裝置,常用的有彈射座椅和救生塔兩種。彈射座椅類似高速殲擊機的彈射座椅。彈射座椅沿飛行的斜上方彈出,以獲得一定的高度和水平距離。救生塔裝在飛船頂端,也稱逃逸塔。彈射座椅和救生塔救生方法各有利弊。彈射座椅不占或很少占飛船的有效重量,飛船座艙發生危險故障時也能使航天員逃生。它的缺點是在彈射過程中航天員身體易受損傷。救生塔對航天員來說比較安全,但如果飛船座艙發生危險故障,航天員仍不能逃生。因此須根據運載火箭所使用的推進劑性能、飛船座艙故障的可能性和有效載荷的能力等因素綜合考慮選定救生方法。
② 高空段救生:這時運載火箭遇到的空氣阻力已經很小,飛船的返回制動發動機的推力足以克服飛船的空氣阻力而把飛船從危險區推開,然後按正常的程式安全降落。
軌道運行段救生 飛船在軌道運行段的安全主要靠飛船各種設備的可靠性和主要系統設備採用備份來保證。飛船一旦出現危險故障,只能中斷預定的飛行計畫,提前返回地面。太空梭和航天站的軌道段救生仍處於研究階段。一般認為,若航天站軌道艙發生故障,已備有的指揮艙和服務艙可用來營救軌道艙的人員安全返回。指揮艙和服務艙喪失返回能力或軌道艙人員無法入艙時,必須發射營救飛船或太空梭進行空間營救或修理。同樣,太空梭在軌道運行中出現故障不能返回時,則鬚髮射另一太空梭前去救援,利用個人營救裝置和載人機動裝置,把遇難人員救回。個人營救裝置是一個可容納一人的小型球狀體。未穿航天服的乘員進進球體內,拉上出入口拉鏈即被密封,充氣加壓後成為球狀(圖1)。球內備有必要的飲食和 3小時呼吸用的氧氣,球體設有視孔可向外觀察。傘錐是又一種救生設備,供太空飛行器遇難人員從軌道上安全逃逸、返回地球並安全降落。它是一種可膨脹的充氣結構,平時成摺疊狀。應急救生時,它首先將航天員連同座椅一起彈入一個可充氣的密閉罩內,罩內備有生命保障系統,形成人用氣密艙。載人的傘錐穩定下降一定時間後,充氣展開成圓錐狀(圖2)。傘錐下部設有減震裝置,以減小著陸衝擊。傘錐逃逸系統不僅可用於軌道運行段救生,也可用於發射台、主動段和返回段救生。
返回著陸段救生 飛船從軌道上返回到著陸的整個過程中的安全,在飛船設計時已經過周密考慮。例如,為預防制動發動機工作故障,設定多個並聯的發動機,只要其中有一台發動機工作,飛船就能脫離軌道。如果所有發動機均未點火,還可用飛船上的姿態控制發動機使飛船慢慢脫離軌道。在低空,為預防降落傘不能打開或打開後損壞,飛船採用多傘系統。如果採用彈射座椅救生,飛船降落傘未能打開時,還可用彈射座椅使航天員單獨著陸。
地面防護與營救 為了營救返回的航天員,在制定飛行程式時預先設定若干預定著陸區和故障著陸區。在這些著陸區配備有足夠的營救力量,陸上有直升機、汽車等,海上有艦艇、水上飛機等,均配備有效的搜尋和通信手段及各種打撈工具,同時還配備必要的醫療設施和醫務人員。航天員則帶有呼救電台、海水染色劑、煙霧劑、閃光燈和深水炸彈等信號裝置,用以向營救搜尋人員提供目標信號,並帶有食品、衛生急救包、救生衣、救生包、海水淡化劑、防風火柴和刀具等自救物品(見搜尋和救援)。