近日，國(guó)際空間站上的3名宇航員結(jié)束了在俄羅斯艙段的隔離生活。由于此前發(fā)現(xiàn)的美國(guó)艙段漏氣現(xiàn)象，他們于8月21日集中進(jìn)入俄羅斯艙段，以配合飛行管理中心開展閉艙壓力檢查，尋找漏氣源頭。雖然最后隔離期被延長(zhǎng)了一天，但截至記者發(fā)稿時(shí)，有關(guān)方面并未宣布找到漏氣點(diǎn)。
中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員、國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光向科技日?qǐng)?bào)記者表示，這次漏氣不會(huì)威脅到宇航員的安全。對(duì)于這種細(xì)微的漏氣現(xiàn)象，雖然很容易檢測(cè)到，但想找到源頭，目前卻沒有特別簡(jiǎn)單有效的手段。
適量漏氣有助于有害氣體排放
楊宇光介紹說，無論是空間站還是載人飛船，其實(shí)是允許有一定空氣泄漏率的，這有助于排出有害氣體。只不過不同國(guó)家、不同時(shí)期的航天器，對(duì)泄漏率有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。
他說，在載人航天器上，環(huán)控生保系統(tǒng)用于維持航天員生命，其作用包括大氣控制、水控制，以及其他污染物的控制。
早期美國(guó)載人航天器里使用的是純氧大氣，大氣密度低，氣壓也比較低，以便使航天器外殼能做得更薄。而蘇聯(lián)從一開始就采用氮氧混合大氣。如今，氮氧混合大氣已成各國(guó)載人航天的標(biāo)配。
因此，環(huán)控生保系統(tǒng)在大氣控制方面主要包括氮?dú)夥謮骸⒀醴謮汉投趸挤謮骸＿@三者都是多了不行，少了也不行。此外，艙內(nèi)還會(huì)產(chǎn)生各種有害物，例如電子設(shè)備會(huì)分解產(chǎn)生有害氣體，宇航員放的屁中也含有硫化氫。這些有害氣體如果不加以控制就會(huì)堆積，因而適當(dāng)?shù)目諝庑孤┞蕦?duì)于減少污染物堆積很有幫助。
據(jù)測(cè)算，此次國(guó)際空間站大約每天泄漏220克空氣。楊宇光表示，這樣的泄漏率并沒有超出國(guó)際空間站的安全閾值。按照美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)和俄羅斯聯(lián)邦航天局發(fā)布的聲明所說，艙內(nèi)空氣泄漏率只是“略高于標(biāo)準(zhǔn)”。
通常1名宇航員每天所需的空氣補(bǔ)給量約為6至10千克，相比之下，200多克空氣確實(shí)不算多。或許這也是NASA自2019年9月就發(fā)現(xiàn)空間站漏氣，卻時(shí)隔一年才開始查漏的原因吧。
不過，雖然不會(huì)危及空間站安全，但計(jì)劃外的漏氣卻也造成了一定的浪費(fèi)。畢竟，漏出去的氣總是得補(bǔ)回來的，而要補(bǔ)給只能從地面運(yùn)輸。
楊宇光說，國(guó)際空間站內(nèi)始終要維持將近1個(gè)大氣壓的壓力，隨著空氣消耗，每天都需要補(bǔ)充氧氣和氮?dú)猓@些補(bǔ)給都需要從地面運(yùn)過去。可是這樣的補(bǔ)給運(yùn)輸成本十分高昂，按照貨運(yùn)飛船、火箭的造價(jià)和發(fā)射費(fèi)用計(jì)算，每往空間站運(yùn)送一公斤物資，成本比等重的黃金要貴得多。
換成這樣一想，國(guó)際空間站每天往外撒4兩多黃金，你說心疼不?
查漏相當(dāng)于大型客機(jī)里找針孔
終于，NASA也無法坦然坐視了。8月20日，他們宣布要開始查找漏氣源頭。
根據(jù)漏氣量估算，漏氣原因可能是某個(gè)艙段外殼上存在一個(gè)直徑約0.1毫米的小孔。要在龐大的空間站內(nèi)尋找這樣一個(gè)比針尖還小的孔顯然很不容易。
國(guó)際空間站由美國(guó)、俄羅斯等16個(gè)國(guó)家聯(lián)合建造，目前共有十幾個(gè)加壓艙段。楊宇光介紹說，俄羅斯有5個(gè)艙段，其中“曙光”號(hào)功能艙、“星辰”號(hào)服務(wù)艙均為20噸級(jí)。
美國(guó)艙段通過“團(tuán)結(jié)”號(hào)節(jié)點(diǎn)艙與俄羅斯部分連接。其中包括美國(guó)的“命運(yùn)”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙、“寧靜”號(hào)節(jié)點(diǎn)艙、“穹頂”號(hào)觀測(cè)艙、“萊奧納爾多”號(hào)多功能后勤艙等。美國(guó)“和諧”號(hào)節(jié)點(diǎn)艙上，又連接了歐洲的“哥倫布”實(shí)驗(yàn)艙，以及日本的“希望”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙……這些艙段如一節(jié)節(jié)蓮藕般連在一起，有主干、有分支，頗為復(fù)雜。楊宇光說，國(guó)際空間站總重量超過400噸，內(nèi)部空間超過一架大型客機(jī)。
由于初步判定漏氣源在美國(guó)部分，所以自8月21日起，駐留在空間站內(nèi)的3名宇航員全部進(jìn)入俄羅斯艙段，并將美國(guó)部分各艙段的艙門關(guān)閉，以便排查漏氣艙段。按理說，空間站內(nèi)各類傳感器密布，要做到這點(diǎn)并不難。
不過楊宇光認(rèn)為，即使找到了漏氣艙段，想進(jìn)一步找出漏氣點(diǎn)也很困難，超聲波等手段并非任何情況下都適用，很多時(shí)候還得靠宇航員趴在艙壁上一點(diǎn)一點(diǎn)尋找。可是一方面空間站艙內(nèi)都裝有機(jī)柜，這是非密封設(shè)備，而且有幾層結(jié)構(gòu)，如果漏氣點(diǎn)在機(jī)柜后面，除非把機(jī)柜拆掉，否則既看不見也摸不著。另一方面，直徑0.1毫米的小孔很難用肉眼辨別，無論是在艙內(nèi)還是出艙，都很難迅速發(fā)現(xiàn)。
所以即使要付出一定經(jīng)濟(jì)代價(jià)，但如果運(yùn)氣不好的話，國(guó)際空間站或許不得不繼續(xù)漏一陣子。
空間站漏氣已不是第一次
無論如何，這次漏氣事件并不嚴(yán)重，也不是空間站上第一次出現(xiàn)。
2018年，國(guó)際空間站上也監(jiān)測(cè)到有氣體泄漏。經(jīng)過排查，工作人員在與國(guó)際空間站對(duì)接的“聯(lián)盟MS-09”飛船上，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)直徑約2毫米的洞。這個(gè)洞雖然不大，卻導(dǎo)致艙內(nèi)氣壓不斷下降。后來宇航員用膠帶和特制膠水將破洞堵上，并把飛船安全開回地面。
2004年，國(guó)際空間站內(nèi)用于平衡窗戶氣壓的真空跨接電纜發(fā)生破漏，好在破損并不嚴(yán)重，宇航員更換了新電纜便解決了問題。
相比之下，1997年俄羅斯“和平”號(hào)空間站與“進(jìn)步M-34”貨運(yùn)飛船相撞導(dǎo)致的漏氣事故更為嚴(yán)重。是年6月24日夜間，該飛船與“和平”號(hào)空間站“量子2”號(hào)艙分離，拉開一定距離后，試圖與空間站重新對(duì)接，以試驗(yàn)其安裝的新型Toru交會(huì)對(duì)接控制系統(tǒng)。然而這套系統(tǒng)并不像人們預(yù)計(jì)的那樣可靠。當(dāng)飛船以每小時(shí)17.5公里的相對(duì)速度接近空間站時(shí)，“速率中止控制”有關(guān)部件失靈，于是它無視宇航員的指令，沿著空間站長(zhǎng)軸向前飛去，徑直撞上了“光譜”號(hào)艙的太陽能電池板，使得“光譜”號(hào)主艙體向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。在確認(rèn)受損情況之前，空間站內(nèi)的宇航員已明顯感受到了空氣壓力的變化。好在經(jīng)過緊急處置，空間站人員脫離了危險(xiǎn)，“闖禍”的飛船也重新得到控制，但受損艙段卻永久失壓，不再適合居住。
因空氣泄漏導(dǎo)致的最慘烈的悲劇，發(fā)生在1971年蘇聯(lián)“聯(lián)盟11”號(hào)飛船返回地球過程中。1971年6月6日，宇航員格奧爾基·多勃羅沃利斯基、維克托·帕查耶夫、弗拉季斯拉夫·沃爾科夫乘坐“聯(lián)盟11”號(hào)飛船升空，成功與世界第一座真正的空間站“禮炮1”號(hào)對(duì)接，并創(chuàng)造了在空間站內(nèi)駐留23天18小時(shí)22分的紀(jì)錄。然而到了6月30日，當(dāng)迎接英雄凱旋的人們打開飛船返回艙，看到的卻是3位宇航員的遺體。
經(jīng)調(diào)查，當(dāng)飛船再入大氣層，返回艙與軌道艙分離時(shí)，返回艙的壓力閥被震開，艙內(nèi)空氣快速泄漏。同時(shí)，聯(lián)盟飛船座艙空間十分狹窄，為容納3名宇航員，蘇聯(lián)航天部門讓他們脫掉宇航服，這使三人暴露于風(fēng)險(xiǎn)之中。因此，3名宇航員來不及作過多反應(yīng)，就因急性缺氧窒息，以及體液沸騰而亡。
事后，蘇聯(lián)用了兩年多時(shí)間設(shè)計(jì)出第二代聯(lián)盟飛船，著重提升了安全性能，同時(shí)將成員數(shù)從3人改為2人，并要求宇航員在升空和返回階段必須穿宇航服。這是3位宇航員用生命換回的教訓(xùn)。
楊宇光表示，由于空氣泄漏導(dǎo)致的事故，分為幾個(gè)級(jí)別。比較輕微的情況可以通過緊急處置進(jìn)行修復(fù);如果泄漏較為嚴(yán)重，可能需要封閉艙段;如果再嚴(yán)重，例如居住艙失壓，不再具備居住條件，就要組織宇航員緊急撤離了。
而“聯(lián)盟11”號(hào)飛船的悲劇，希望永遠(yuǎn)不要再發(fā)生。
關(guān)鍵詞： 國(guó)際空間站
責(zé)任編輯：Rex_07
