空巢的國際空間站——此次聯盟事故的細節和影響

原標題：空巢的國際空間站——此次聯盟事故的細節和影響

作者說

如果你關注航天新聞，估計已經知道10月11日格林尼治標準時間08:40發射的聯盟MS-10號飛船因為火箭故障發射失敗，兩名宇航員成功逃離火箭並以緊急彈道再入的方式安全降落。自哥倫比亞號太空梭解體後，這是15年來第一次載人航天發射發生嚴重事故，而本次事故也有許多耐人尋味的細節，以及預料之外的影響。

本文作者：Saturn V

這次的任務徽章出名了。。。

先便是拯救這兩名宇航員的並非逃逸塔，聯盟飛船的逃逸塔在發射後大約2分38秒，即T+158s時便會拋棄，而根據現場視頻記錄，故障是在大約T+162s時出現的，此時保護飛船的逃逸塔和整流罩早已拋棄了。

發射全程視頻

本來想找一張聯盟的逃逸系統示意圖，解釋不同階段所採用的不同逃逸方式，後來發現一直保存的神舟這張圖也行，區別不是特別大

由於此時火箭高度已接近100千米，拯救了兩名宇航員的是彈道再入降落，一個若不是這次事故很多人都不會知道的應急方案。實際上早期的載人飛船，比如美國的水星飛船，都是採用的這種方式返回的地面。彈道再入正如其名，和彈道導彈一樣以一個很陡的角度直接插入大氣層內，區別在於飛船鈍底和彈頭尖頭不同會大幅度減速，但兩者都需要進行一定角速度的自轉以穩定航向，就像一顆子彈。SpaceX的獵鷹9第一級的回收便是一定程度上的彈道再入，只是高度和速度都遠不及宇宙飛船。

彈道再入（紅線）和升力再入（藍線）

落地後無奈對視的兩名航天員

顯然沒有宇航員會願意坐在一個瘋狂旋轉的返回艙內承受6-8個G的減速，從阿波羅飛船時期開始各國的返回艙便改為以一個較平的角度，像打水漂一樣「滑」入大氣層，若需要甚至可以真的利用地球大氣層打「水漂」減速。傾斜的角度讓返回艙自身產生一定升力，「滑」入大氣層減速更緩，也就不再需要自轉來維持航向了，這種方式因此常被稱為升力再入。

可以看到聯盟返回艙彈道再入（虛線）和升力再入（紅線）軌道的差別，落點差有450千米

不過宇航員還是會進行彈道再入的訓練，恰好是用來應對聯盟MS-10遇到的特殊情況。逃逸塔在此高度已無用且已被拋棄，若此時的速度不夠進入軌道，檢測到異常數據的聯盟飛船會自動啟動分離裝置把飛船和第三級火箭（作者認為Soyuz FG的助推器也算一級，主頁君注）分開，隨後返回艙會和服務艙以及軌道艙分離，同時調整自身姿態準備返回大氣層。由於此時返回艙相對地表的速度不夠「打水漂」，只能彈道再入大氣層。通過國際空間站上拍攝到的照片可以看到，這正是聯盟MS-10號飛船的軌跡。

國際空間站上拍攝的MS-10發射

MS-10的應急方案雖在計劃當中，但也暴露出傳統拉式逃逸塔只能在低空工作的弊端。若不能完成對宇航員的保護，逃逸塔額外的重量顯然是沒有必要的，這也就不難理解為啥波音和SpaceX開發的載人飛船都採用了內嵌的推式逃逸裝置了。推式逃逸可以在發射入軌的任何高度/速度下啟動，龍2飛船在這方面更激進，直接把逃逸引擎和飛船自身的軌道調整引擎合二為一進一步節省了重量。但是無論如何，特殊情況下的彈道再入都是避免不了的。

CST-100飛船的發射逃逸系統噴口安裝在服務艙底部（現在叫星際線Starliner）

龍2飛船的船的發射逃生系統噴口安裝在返回艙側壁

龍2飛船的發射台逃逸試驗，2015年完成的，CST-100的這個試驗到現在都沒搞定，而且最近剛出了推進劑泄露的大麻煩，波音正在收拾，詳情可以見網站新聞

除去讓兩位宇航員做了一次6.7G的過山車外，聯盟MS-10事故的最大影響恐怕是其發生的時間。就在不到2個月前的8月29日，國際空間站的宇航員在MS-09號聯盟飛船上發現了一個2毫米的漏洞，隨後俄羅斯宇航員用樹脂堵住了漏洞避免空間站內加壓氣體泄漏。雖然沒造成進一步災難，但造成這個小洞的原因著實讓人費解。從外觀上看很像是人為造成的，如果是的話那是怎麼在發射後2個月才暴露出來的？且這是怎麼逃過發射前檢查的？俄羅斯航天業的質量下降不禁讓人擔憂，MS-10的事故調查對於正在進行MS-09漏洞調查的俄羅斯航天局來說可謂雪上加霜。

就是這個小洞

陷入中年危機的俄羅斯上面級火箭（下）——論俄羅斯航天近些年的衰落

俄羅斯航天發射的失敗次數一直較多，從1988年2018年的30年間不算上這次已有驚人的60次失敗和部分失敗記錄，平均1年2次，哪怕僅計算失敗也有足足47次。不過公平來講由於發射次數比較多，自然失敗次數也會較多，只是隨著俄羅斯2014年開始的經濟危機進一步加劇，質量把關不當造成的事故也越來越明顯，有些甚至到了搞笑的地步。比如2013年7月2日發射失敗並被鞭屍無數次的質子M火箭，是因為一個加速度計裝反了。去年11月28日未能入軌的Meteor-M 2-1衛星是因為編程錯誤，把東方航天發射場的發射數據輸入成了拜科努爾航天發射場的，讓人哭笑不得。2016年12月1日發射的進步MS-04飛船，比預計早了整整6分23秒和第三級分離，國際空間站的快遞燒毀在大氣層中，而過早分離的原因迄今未知。

裝反加速度計造成的後果。。。。。。（吃瓜群眾視角）

大概也因為這個原因，NASA才會不惜下血本資助波音和SpaceX進行商業航天研發，讓國際空間站的客運服務不再由俄羅斯壟斷。只是估計NASA也沒想到MS-10會在這個可謂是最糟糕的時間點失敗，波音和SpaceX的飛船測試和試飛都要到2019年才能完成，而俄羅斯肯定不會在完成事故調查前再發射任何聯盟飛船，也就意味著國際空間站非常有可能18年來第一次要空巢了。

現在和ISS對接的全部飛船（請注意，圖中的MS-09就是有漏洞的那個）

自2000年11月2日起國際空間站便一直有航天員值守，但隨著美國太空梭退役，常駐人數已經從7人減少為6人，近幾年更進一步減少為5人。現在三位在國際空間站的宇航員所搭乘的MS-09在今年6月8日和空間站對接，由於聯盟飛船的在軌壽命只有大約200天，作為唯一載人飛船的MS-09在今年年底前必須返回地面。同時由於空間站不能在沒有逃生載具的情況下駐留人員，如果俄羅斯不能在12月底之前完成事故調查並恢復聯盟發射，現在的三位宇航員只能返回地面讓國際空間站獨守空巢，這是NASA最不希望看到的。

臉上笑嘻嘻，心裡MMP的三個現在國際空間站宇航員

不過哪怕聯盟能在12月底前恢複發射，NASA的麻煩也遠沒有結束。俄羅斯更有可能做的是把原計劃今年12月20日發射的載人聯盟飛船改為無人飛船，當作火箭復飛測試的同時替代MS-09，但這也意味著現在國際空間站上的三名成員要延長原計劃半年的駐留時間到至少9個月，進一步打亂宇航員時間安排且更加滯後早已因人員不足而積壓無數科學實驗。當然還有一種可能是加速龍2飛船的測試讓Demo-1無人任務能在今年12月發射，無人的龍2飛船在緊急情況下可以擔當國際空間站的救生艙（Life Boat）。不過鑒於NASA對商業軌道運輸計劃中載人的嚴要求，這估計不太可能實現。

美國兩型載人飛船最新的首飛時間表，原定今年底的龍2首飛被NASA的paper work硬生生逼到了明年

雞蛋不能放在一個籃子里，這恐怕是聯盟MS-10事故帶給全世界所有航天發射企業最好的教訓。

（全文完）

下一次科羅廖夫十字不知道要何時才能看到了，另外由於本次事故調查結果尚未最終公布，事故原因留待官方公布後再解析，但是我們在網站起了一個事故追蹤專題，點擊查看原文即可瀏覽，本專題實時更新，

紀念那些為航天獻身的先輩——淺談暴風雪太空梭的逃逸系統

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