世界載人航天15年內最大險情！宇航員是多高危職業？

　　來源：中國科普博覽

　　北京時間2018年10月11日16點40分，按照國際空間站既定工作計劃，一枚聯盟（Soyuz-FG）火箭在拜科努爾火箭發射中心升空，將聯盟MS-10飛船送入軌道。飛船要實現6個小時內快速對接（此前世界各國通例為2天時間對接），兩名宇航員將作為國際空間站第57/58遠征隊成員執行約半年的駐留任務。

聯盟火箭及四個助推器特寫（圖片來源：NASA）

　　然而在發射後第118秒時，理論上應是四個助推器同時脫離火箭，但其中一個火箭助推器分離時出現故障，導致箭體受到一定衝擊，甚至能從飛船視頻記錄中看到艙內出現大幅抖動。很快宇航員報告出現了逐漸失重的感覺，這意味著火箭二級的動力不足，非正常工作。

　　上圖：聯盟火箭助推器正常分離時的「科羅廖夫十字」；下圖：本次發射，明顯有問題。（圖片來源：Greg Dutra）

　　在這種情況下，整個飛船和火箭系統進入緊急狀態，在進入飛行158秒後整流罩被拋棄，飛船被暴露出來並迅速與火箭脫離，此時已處在大氣層邊界100千米高度附近。飛船的逃逸塔已在第114秒時脫離，只能讓飛船整體進入彈道降落過程。

　　飛船共計有三個部分：軌道艙，返回艙和推進艙。其中只有返回艙攜帶有降落傘系統、隔熱系統和著陸反衝火箭，能夠安全降落，也因而是發射和返回階段宇航員所待艙段。但它位於整個飛船中部，這意味著在短短數分鐘內應急系統必須緊急拋掉軌道艙和推進艙，從而讓返回艙進入待著陸狀態。

聯盟飛船基本結構（圖片來源：NASA）

　　所幸應急系統表現良好，完全按照程序執行，兩位宇航員毫髮無損成功返回並被近1000名搜救人員迅速找到！

　　這次事件迅速引起了軒然大波，因為它是繼2003年哥倫比亞號太空梭失事導致7名宇航員遇難後，最大一次載人航天險情，嚴重程度遠遠超過了前段時間駁接國際空間站的聯盟飛船發現孔洞漏氣事件。幸虧兩名宇航員安全返回，並未釀成大禍。

沒有任何一刻比此時與家人團聚更美好（圖片來源：NASA）

　　事實上，在2011年美國太空梭項目徹底退役後，俄羅斯聯盟飛船一直是近幾年國際載人航天市場上唯一的選擇，本次事件的兩個主角都是極可靠的存在。

　　1、聯盟火箭脫胎於人類首個洲際導彈R7，衍生出了巨大的火箭家族，先後發射約2000次，是世界上發射次數最多、性能極其穩定（總成功率在93%以上，近年來更高）的火箭家族。此次發射的是它成熟的載人航天版本聯盟-FG，自從2001年服役以來已經連續64次發射成功，從未失手過，沒想到折戟於第65次。

　　2、聯盟系列飛船也是蘇聯/俄羅斯的主力載人飛船，先後經歷了四代的發展，發射了超過100艘，-MS型號是它目前最成熟版本，此前9艘飛船都取得了圓滿成功，本次的緊急狀態反應也是滿分。

　　可以說，關於本次事件主角聯盟-FG火箭的調查，一定是俄羅斯航天的頭等大事。在事件發生後數小時，俄羅斯已經宣布暫停一切載人航天發射活動。

　　這件事情也再次提醒我們，宇航員是個面臨極大風險的職業。在載人航天訓練中，從測試到完成任務返回地球，他們需要面臨一系列風險，下面以任務流程列舉一系列重大災難。

　　1、培訓階段

　　宇航員往往需要經歷高難度、複雜甚至極端危險的訓練。原本邦達連科極有可能成為人類首個宇航員，但他在人類首次載人航天飛行任務（1961年4月12日加加林進入太空）僅20天前的地面測試中，被活活燒死在飛船里。

　　阿波羅1號乘組擁有水星七傑之一的格里森和美國首位太空中出艙行走的懷特，按資歷二者有足夠資格競爭成為第一位踏上月球的人類，但他們也在培訓階段葬身於飛船內的火海中。

　　另外，在駕駛高速飛行器進行實驗中也有6名宇航員遇難，俄羅斯宇航員沃佐維科夫甚至在水中搜救訓練中溺水而亡，其他關於訓練中發生危險的例子枚不勝舉。

阿波羅1號三名乘組成員（圖片來源：NASA）

　　為防止訓練之外的任何意外事件，各國宇航員訓練中心都有個不成文的規定：不允許多位宇航員乘坐同一個交通工具，以避免發生事故造成重大損失。而即便完全通過了所有的訓練，也不一定保證能有進入太空的機會，我國首批航天員中，有五位在備份多年後，直到退役都未能進入太空。

　　2、發射準備階段

　　火箭豎在發射塔後，宇航員需要提前進入位於頂部的飛船，此時現場人員開始撤離，只剩下宇航員陪伴著這麼一個巨型炸彈。此時如果發生危險，宇航員需要快速撤離火箭，他們需要經由特殊材料製成的快速滑梯從幾十米高的空中「跳樓」，亦或是乘坐防爆電梯快速下降。

　　如果在宇航員已經進入飛船內部固定後等待發射期間發生險情，時間根本不足以讓宇航員自主撤離，此時載人飛船頂部連接的固體火箭逃逸塔就會迅速工作，將飛船快速帶離發射現場後飛船通過降落傘降落。歷史上僅有一次使用記錄，1983年9月26日的蘇聯聯盟T-10a任務起飛前突遇險情，助推器起火，逃逸塔迅速工作將宇航員帶到數千米高的空中逃過一劫，但代價是超過15倍的超重，普通人未經過訓練時身體根本無法承受。

　　3、發射後短期

　　逃逸塔的工作時間可以維持到發射後100秒左右，期間發生危險時均可拯救宇航員生命，因而世界上用以載人航天的火箭均帶有逃逸塔。一個例外是美國的太空梭，由於設計問題它並沒有此項裝置，當1986年1月28日挑戰者號執行發射任務出現故障時，7名宇航員根本無法逃離，後釀成慘劇全部遇難。

長征2F是我國唯一帶逃逸塔（頂部）的火箭，因而是目前載人航天指定火箭。 （圖片來源：新華網）

　　4、發射後中期

　　逃逸塔按照程序被主動棄用後，飛船依然有應急系統，這便是本次聯盟MS-10飛船遇險逃生的實踐，飛船在通過彈道下降的過程中艙段分離，返回艙順利返回。

　　此次事件並非人類歷史上首次。1975年4月5日蘇聯聯盟-18飛船也遭遇類似險情，彼時飛船在距離地表近150千米高緊急彈道返回，風險係數遠高於此次，對宇航員生命威脅巨大，此次任務指令長身受重傷從此退役。

　　5、進入太空後

　　宇航員絕大部分任務時間都花在太空，因而在太空中發生的險情數不勝數。

　　1965年3月18日，人類歷史上首個太空出艙行走由宇航員列昂諾夫完成，在執行任務後，發現由於宇航服設計不合理導致充氣膨脹，他根本無法返回飛船。不得不冒著生命危險多次排出宇航服內氣體，才勉強進入飛船。他在後來蘇美聯盟-阿波羅任務中再次執行任務，然而遭遇了有毒化學氣體飆升的情況，在一系列緊急處置下才恢復正常。

　　我國航天員翟志剛在執行出艙行走任務時，神舟飛船突然緊急報火災險情（誤報），但他依然堅持完成出艙行走任務，在出艙時說出了那句經典的「我已出艙，感覺良好」，當時內心的大無畏精神可想而知。

翟志剛出艙瞬間（圖片來源：中國載人航天工程辦公室）

　　1970年4月阿波羅13號任務期間，奔向月球的路上突然發生推進艙燃料罐爆炸，但乘組飛向月球的線路已無法改變。緊急情況下，三人進入狹小的登月艙中（僅能供2人生存）、自製氣體處理設備，在地面控制中心人員數個不眠之夜的努力下，選擇了一個超大8字形軌跡繞到月球背後返回地球。期間創造了距離地球40萬千米的載人航天最遠記錄，至今無人能破。

　　此外，空間站火災、溫度失控、氣壓突變、供電中斷、微隕石撞擊等險情曾屢次發生，所謂刀尖上起舞，不過如此。

　　6、返回地球期間

　　返回地球期間是個極其危險的時刻，飛船劇烈摩擦大氣後溫度急速上升到1500攝氏度、速度極高，必須通過精確確定角度、氣動控制、燒蝕、三重降落傘減速、反衝火箭工作等一系列過程才能倖存，缺一不可。

　　加加林返回地球期間，飛船遭遇了返回艙和推進艙無法及時分離情形，後來隨著熱量燒蝕才得以分離。而彼時飛船無法做到今天的技術水平，加加林和早期蘇聯宇航員需要採取在數千米高空中彈出飛船再跳傘的方式返回地球，風險極大。

　　1965年，前文提到的列昂諾夫在執行完出艙行走任務返回地球期間，飛船又遭遇壓力和溫度快速升高，他和另一位宇航員很快陷入昏迷狀態，命懸一線之際系統恢復正常；1967年，蘇聯聯盟1號任務，卡馬羅夫由於降落傘打開故障遇難；1971年，蘇聯聯盟11號任務，3名宇航員由於飛船失壓遇難； 2003年，美國哥倫比亞號太空梭，在即將降落階段解體，7名宇航員遇難。

　　在美國最核心的肯尼迪空間中心，依然刻著包括兩次太空梭事故逝去宇航員在內的紀念碑。（圖片來源：NASA）

　　我國首次載人航天任務時，楊利偉也遭遇到了劇烈的飛船與身體共振，且在即將降落時頭盔麥克風捅破嘴唇，受輕微傷。這對於50年內首次打破蘇美壟斷的載人航天任務而言，已屬萬幸。

　　7、返回地球後

　　成功降落後依然面對巨大的風險。繼續講前文提到的列昂諾夫（他可真倒霉啊！），他們在從昏迷中清醒後，發現飛船降落在距離原計劃著陸地3200千米以外的西伯利亞森林中，兩位宇航員在冰天雪地中苦等2天救援無果，只好從森林中徒步走到附近一個小型機場方才得救，所幸路上並未遇到大型野生動物。

　　而前文提到的阿波羅1號乘組成員格里森在1961年執行水星4號任務後，飛船降落在大洋之中快速下沉，他在命懸一線之際逃出，但沒想到後來還是沒逃脫死於火災的命運。同樣事件還發生在1976年的聯盟23號任務，兩名宇航員在最後一刻被從即將沉入湖底的飛船中救出。

阿波羅15號在1971年執行任務時，將所有為登月和載人航天犧牲的偉大宇航員名單，留在了月球表面，人類僅此一份的獨特墓志銘，還有一個倒下的宇航員雕塑作品。這個名單不分國籍，英雄不問出處。（圖片來源：NASA）

　　總結

　　總體而言，儘管已經發展了60餘年，載人航天依然是個超高風險的技術，最核心的宇航員們無疑是背負所有風險的人。在截至目前（2018年10月）已經進入太空的558名宇航員中，已有至少30名宇航員在訓練和任務期間喪生，宇航員依然是世界上風險最高的職業之一。在看到他們光鮮亮麗的同時，請別忘了為他們鼓掌和祝福。而比起成功的輝煌，那些殞去的英雄同樣偉大。

　　（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）

　　出品：科普中國

　　製作：太空精釀

　　監製：中國科學院計算機網路信息中心

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