我在太空修空間站

知識 01-26

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作者：李會超

中國科學院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室

最近，電影《太空救援》在中國上映，其中修理失聯空間站的情節驚心動魄，讓不少人大呼「戰鬥民族果然彪悍」！

其實，這部電影是改編自真實事件，只是由於藝術表現的需要，不少情節都做了變動。

那麼，真實的情況是什麼樣的呢？宇航員們，究竟是如何在太空修空間站的呢？

讓我們聽下兩位當事人的講述。

修空間站的要義1：請勿暴力開機

提起空間站，可能你首先想到的是現在正在太空中的國際空間站（ISS）。

ISS是多國合作的產物，但大部分工作是美國和我們俄羅斯完成的。在建設空間站這件事上，我們可比美國人熟練得多。

畢竟，在ISS之前，美國人只搞過一個名叫「天空實驗室」的小玩意，還因為錯誤得估計了太陽活動水平而玩脫了。（參見《美國天空實驗室隕落「內幕」》）

而我們俄羅斯，哦，就是當時的蘇聯，從1971年的「禮炮一號」起，總共成功發射入軌了七艘禮炮號空間站，他們的功能越來越強大，生活條件越來越舒適，能讓航天員在太空駐留的時間也越來越長。

禮炮號空間站（圖片來源於網路）

禮炮七號是禮炮家族中的最後一艘，等它的任務完成後，我們就要發射第一艘多艙室空間站「和平號」了。從1982年升空開始，禮炮七號的表現一直不錯，在出事之前，一共接待了7艘聯盟號飛船。

不過，禮炮七號在1983年鬧過一次小脾氣，燃料罐出現了泄漏現象。燃料泄漏在短時間內不會把空間站搞垮，當時在空間站上工作的宇航員也沒有為故障準備合適的工具。於是，地面控制人員決定讓他們先撤，隨後派上來另一批帶了傢伙的宇航員，不費什麼力氣就修好了禮炮七號。

然而事情到了我們這，就變得難辦多了。

突發故障

1985年2月11日，在兩組地面控制人員快要交接班的時候，禮炮七號向地面發射信號的主發射機因為過流保護而停止工作。

這個故障與日常生活中因為漏電或者負荷太高而引起的電路跳閘相似。在故障發生的同時，空間站上的備用發射機按照程序自動啟動，讓空間站仍能與地面通信。此時，交班時間到了，前一組控制人員在通知了飛船設計專家研究解決方案後，就將控制權交給了下一組控制人員。

徹底斷聯

而後一組控制人員，完美地詮釋了「不作死就不會死」的內涵。

這些人認為，飛船主發射機的過流保護沒準是被錯誤觸發的，如果重新打開主發射機，說不定就會「大力出奇蹟」，在恢復飛船正常工作的同時，也給航天工程師們減少了麻煩。如果過流問題的確存在，那麼主發射機應該會再次「跳閘」，不會有更大的問題出現。

當這組控制人員將指令傳送給空間站後，非但沒有使通信系統恢復正常，還誘發了更嚴重的短路。這次短路不但摧毀了還能工作的備用無線電發射機，還一併摧毀了無線電接收機。禮炮七號和地面的無線電聯繫徹底中斷，成為漂浮在太空中不受控制的飛行器。

軌道難定

此時，距離和平號「上線」還有一年，我們當然可以放棄禮炮七號。但是，這意味著之後安排在空間站上進行的所有科學實驗都不得不延期進行。更嚴重的是，這會嚴重影響蘇聯航天事業的國際形象。

但派人維修飛船，存在一個巨大的挑戰：以往的對接中，空間站像是等待愛人到來的姑娘，在「男朋友」聯盟號飛船靠近她時就會不停暗送秋波，使用無線電信號引導飛船與其對接。

但在故障之後，空間站便和戀人進入了冷戰狀態，要確定空間站的軌道，地面得像雷達搜索空中的飛機一樣主動發射無線電進行探測。當聯盟飛船靠近時，空間站也不會像平時那樣熱情得迎接飛船，而是把臉扭向了一邊。聯盟號飛船必須在接近空間站的同時瞅准機會，調整自己的位置和姿態，才能再次捕獲得空間站的「芳心」。

在為這種「非合作目標對接」制定周密方案後，工程師們給出了70%-80%的成功率，但前提是，得有一個能熟練駕駛飛船的太空老司機。

禮炮七號空間站與聯盟號飛船對接示意圖，上方標記為1的組圖為正常對接程序，下方標記為2的組圖為維修飛船時的複雜對接方式

臨危受命

在當時的蘇聯宇航員中，實際執行過手控交會對接、同時又具備出艙活動能力的宇航員只有兩位，其中一位是我，由於另一位宇航員剛剛執行完太空飛行任務，不能馬上重返太空。因此，我成了飛船指令長和駕駛員的唯一人選。

其實，這種救場的事情我之前干過一次。

那是1982年，我乘坐的聯盟T-6號飛船正在與禮炮七號空間站進行自動對接，計算機系統中的一個bug（缺陷）使得自動對接在飛船和空間站相距900米時突然中斷。我及時接管了飛船，用手控方法成功完成了之後的對接。

為了完成本次對接任務，工程師們卸掉了聯盟飛船上的自動對接裝置，還給裝上了激光測距設備來更好地幫助我們更好的完成任務。

1985年6月6日，我們乘坐的聯盟T-13號飛船被發射升空。在目視捕獲空間站後，我開始操縱著飛船，一點一點的接近空間站。

我成功了。

修空間站的要義2：請儘快更換電池

在維修空間站的二人團隊中，我的同事賈尼別科夫是開飛船的能手，而我，是能上天的工程師。

前路未卜

說實話，在上天之前，我心裡是很忐忑的。

空間站失聯之後，裡面到底發生了什麼我們無從知曉。她的內部是否已經因為漏氣而變成真空，或是因為起火而充滿毒氣，我們都不知道。

禮炮七號有兩個對介面，尾部的一個一般用來對接貨運飛船。頭部的一個一般用來對接載人飛船。對接載人飛船的介面那裡剛好是供宇航員出艙活動準備的氣閘艙，具有調節氣壓的功能，給我們提供了一個合適的「緩衝帶」。為了防備意外，在完成對接後，我和賈尼別科夫都戴上了氧氣面罩，我留守在聯盟號飛船中，而勇敢的賈尼別科夫同志則在氣閘艙充氣之後，慢慢的打開禮炮七號氣閘艙與工作艙間的艙門。

停電缺水

幸運的是，除了氣壓輕微降低外，禮炮七號沒有完全失壓。當我們進入禮炮七號後，發現一切似乎井井有條，上一批宇航員留下來歡迎我們的餅乾和鹽片還靜靜的躺在桌子上。但是，即便對於我們戰鬥民族的成員來說，這也實在是太冷了。

空間站上已經完全停電，所有系統都已經因為沒電而停止工作。由於沒有熱控系統調節溫度，我吐出去的唾沫甚至能在半空中凍住。而且因為通風系統罷工，我們呼出的二氧化碳會在身旁聚集，一不小心就會引發中毒。因此，地面只允許我倆中的一人實際執行維修工作，另一個人則要監視二氧化碳濃度，以防意外。

寒冷我們還能忍受，缺水的問題卻實實在在得威脅著我們。為了帶足給養，本來能裝三個人的聯盟飛船隻裝了我們兩個，富餘出來的重量全部用來搭載食品、水和燃料。但即便這樣，飛船上的水也只能供我們再使用5天。

最後，我們不得不將每天的飲水量降低到了維持生命的最低水平，也設法融化了空間站上一些水包中的水，這才讓我們多獲得了12天的維修時間。

事後我們才知道，空間站之所以停電，是因為一個負責探測電池電量是否已滿的感測器出了毛病。在空間站上，總共有八組電池為空間站供電。當電池電能較低時，空間站上的計算機便會讓太陽能帆板通過供電系統向電池充電。當感測器探測到電池已經充滿時，計算機便會控制太陽能帆板結束充電。在空間站與地面失聯後，這個感測器隨機出現故障，在電池電量不足時持續向計算機發出虛假的「已充滿」信號，導致電池無法正常充電，電量最終耗盡，空間站停電。

「手動」修復

維修時，我們首先繞過空間站複雜的供電系統，通過電纜將電池和太陽能帆板直接連接，來給電池充電。

由於停電時，太陽能電池帆板不能自行調整到接收光照的合適位置。老司機賈尼別科夫同志不得不再次出馬，利用聯盟飛船上的推進器調整飛船和空間站組合體的姿態，讓陽光能以合適的角度照射太陽能帆板。空間站的短路損壞了八組電池中的兩組，但好在剩下的六組電池也足以支持空間站正常運行。