国际空间站一飞船受损,我国神十六仅需10天即可发射,能救援吗?

国际空间站遭遇了前所未有的险情,处于对接状态的俄罗斯“联盟”MS-22飞船突然发生了泄漏,此前国际空间站的俄制舱段“星辰”号就曾经漏过气,还曾怀疑是美国航天员故意破坏所致。但这次是飞船泄漏,很可能是遭到了微陨石的撞击。高速的撞击破坏了飞船仪器服务舱的冷却系统,造成冷却剂大量泄漏。

联盟MS-22飞船遭遇撞击

在撞击发生前,俄罗斯航天员普罗科皮耶夫和佩捷林正在准备太空行走,已经穿戴完毕,不料正在进行压力平衡时,MS-22飞船突然发出了一个警报,随即中止了舱外活动。后来从舱外摄像机上发现飞船服务舱有大量雪花状的冷却剂喷出。

大量冷却液从服务舱泄出

由于飞船正在不断受到阳光照射,内部的仪器设备也在发热,在得不到正常冷却的条件下,消息人士透露飞船舱内的温度已经达到了50 ,如果有人在里面的话,恐怕已经难以忍受了。

好在现在国际空间站的航天员都不在这艘飞船内,而且就算在飞船内也不会在服务舱,所以暂时还没有受到影响,他们使用机械臂上的相机对泄漏部位进行了观察和拍照。联盟载人飞船是经典的三舱构型,分别是轨道舱、返回舱和服务舱。其中服务舱安装有动力系统和太阳能电池板等大量设备。

航天员用机械臂查看受损部位

现在主要的问题是,假如这艘飞船因为高温而损坏了动力系统,丧失了正常返回地球的能力,国际空间站的俄方航天员该怎样才能回家?

有人对此表示怀疑:太空中的温度接近绝对零度,为什么飞船还会出现高温呢?这是因为太空中几乎没有空气,处于接近真空的状态。没有了空气的传热和储热作用,航天器的温度就呈现出“冰火两重天”:

航天器向阳面和背阴面的温差极大

被阳光照射到的一面的温度可高达100 以上,而背阴的一面却又会低至-100至-200 。因此载人航天器外面都包了一层隔热层,能够隔绝舱内外的热量传递,将舱内温度维持在一个合适的水平。

不过,隔热层虽然能解决阳光的问题,但飞船舱内的仪器设备仍然在工作,还是会源源不断的散发热量,这个功率还不低,因此还是需要专门的冷却系统。

联盟飞船服务舱设有冷却系统

这个冷却系统的原理是通过内环路的冷却液带走仪器设备的热量,再流过热交换器将热量传递到外环路,然后经过飞船外表面的辐射散热器将热量散发出去。为啥不用风冷呢?还是因为太空中没有空气,只能靠辐射来散热。

现在联盟MS-22飞船的冷却系统在12月15日就被打坏了,很可能是微陨石干的。陨石是太阳系中的常见物体,就在12月15日晚8时左右,浙江出现了火流星的壮观景象,这就是坠入大气层的陨石,落在地上没烧尽的部分还被人捡到了。

浙江的火流星

微陨石撞击航天器的事件也并不少见,之前韦布望远镜的主镜就曾经遭到撞击,但损伤不重,没有太影响成像质量。

陨石就是在地球之外宇宙空间里的小天体,基本上是一些石块或者冰块。它们的速度非常快,可达每秒11公里,而如果它的运动方向恰好和地球公转方向相反的话,最快可以达到每秒70公里,相当恐怖。

太空中存在大量的陨石

如果是大一些的陨石的话,不管是空间站还是载人飞船,挨上一发肯定受不了,但是光学望远镜和雷达可以发现比较大的大型陨石,从而提前采取规避措施。但如果陨石的直径只有10毫米以下,甚至只有1毫米或者更小的话,就不太容易发现了,航天器只能硬扛。

国际空间站的加拿大机械臂也曾被击穿

但是航天器的外壳厚度有限,要抵挡每秒十几公里的“子弹”相当吃力,很容易被击穿。于是在航天器的要害部位和重点方向上会采用“间隙装甲”,即安装两层或多层装甲,中间留有一定的空隙。当微陨石击穿第一层装甲时,会被割裂分散,从而大大降低了穿透力,无法再穿透第二层装甲,层数越多效果越好。这种装甲被称为“惠普尔盾”。

多层间隙装甲

不过对于只是暂时呆在太空几个月的载人飞船来说,被击中的概率较低,不可能通体都装上间隙装甲,那样的重量代价就太大了。况且服务舱并不是载人舱室,更不可能全部采用厚重的保护壳,所以这次被微陨石击穿也就不足为奇了。

三舱构型的联盟飞船

现在这艘损坏的飞船正对接在“黎明”号小型研究模块上,目前最大的担忧是冷却系统损坏所造成的高温,会不会损坏飞船的动力系统,导致飞船不能再执行返回地球的任务。

目前国际空间站对接着两艘载人飞船和三艘货运飞船。除了联盟MS-22之外,还有一艘Crew-5载人龙飞船。现在美俄航天员前往国际空间站,采取的是“交换座位”的方式,龙飞船会搭载一名俄罗斯航天员,联盟飞船也会装一名美国航天员。

国际空间站目前有两艘载人飞船

如果联盟MS-22飞船不能用的话,所有在轨的7名航天员也可以考虑一起搭载Crew-5龙飞船返程。龙飞船的设计很新,内部空间很大,最多可以容纳7个人。

不过,这是理论上的最大载员状态,目前这艘Crew-5飞船的座位还是按4个人设计的,如果硬塞7个人的话,多出来的3个人就没地方坐了,这对承受返回过程中的过载是很不利的。所以最好还是维持原来的计划,该坐龙飞船的坐龙飞船,该坐联盟的坐联盟飞船。

龙飞船目前还只能坐4个人

但是据俄国家航天集团的消息称,要再发射一艘“联盟”救援飞船去取代受损的飞船,即使在加快进度的条件下,也需要一个月的时间。相比之下,我国正处于应急救援待命状态下的神舟十六飞船,在接到指令后只需要10天就可以发射升空,差距怎么会这么大?必要时可不可以派神十六前往国际空间站,接回被困的航天员呢?

俄罗斯发射救援飞船最短要1个月

我国空间站的天地往返采用的是应急救援待命方式,自神舟十二号任务起,长二F火箭都是采取“发射一发、备份一发”及“滚动备份”的发射模式。例如在神舟15号发射上天之后,神舟16号和火箭就已经一起站在了发射场上,进入了应急救援待命值班状态。如果神舟15号的3名航天员在空间站遇到险情,神舟16号可以在接到救援指令后10天内发射,把航天员接回来。

神舟十五号发射

如此看来,神舟飞船的救援反应速度比联盟飞船快了3倍,不得不说是一个巨大的优势。我国的发射场纬度较低,国际空间站的轨道倾角为51.6 左右,神舟飞船是完全可以到达的。那么万一联盟MS-22确实出了问题,而美国和俄罗斯的新飞船又都顶不上的话,我国的神16能否发射并对接国际空间站,把3名俄罗斯航天员接回来呢?

还真是做不到,这不是技术水平的问题,而是对接口不通用。神舟飞船的对接口直径是800毫米,采用是“异体同构周边”结构,开口比较大,通行能力强。而联盟飞船采用的是俄罗斯老式的“杆-锥”式结构,两种对接口并不能通用。

我国空间站的对接口是异体同构周边式

国际空间站能对接载人飞船的对接口只有6个,有4个都是“杆-锥”式,无法与神舟飞船对接,而仅剩的两个对接口虽然也是“异体同构周边”结构,却还是当年航天飞机时代的产物,与神舟飞船也不匹配,同样无法对接。

联盟飞船的杆锥式对接口

所以,如果真出了什么事的话,神舟16同样有心无力,俄罗斯人也只能靠自己了!

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页面更新:2024-03-15

标签:空间站   飞船   服务舱   神舟   航天器   航天员   国际   俄罗斯   陨石   我国   联盟

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