400千米高空的生死一線間

姜森

國際空間站這間在400千米高空運(yùn)行了近23年的“太空別墅”，曾發(fā)生多起安全事故，宇航員每每懸于生死一線間，險(xiǎn)情處置過程驚心動(dòng)魄。

近日，圍繞2018年8月國際空間站漏氣事故的責(zé)任問題，美俄兩國航天機(jī)構(gòu)隔空爭吵，互不相讓。究竟是美國宇航員人為造成太空艙破損，還是俄羅斯飛船艙體出現(xiàn)破損，尚無定論。不過有一點(diǎn)可以肯定——太空安全無小事。

主控計(jì)算機(jī)“三保險(xiǎn)”失靈

手動(dòng)控制機(jī)制保護(hù)宇航員

國際空間站上有約100臺(tái)計(jì)算機(jī)，用于維持空間站正常運(yùn)轉(zhuǎn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及處理、保障和警報(bào)系統(tǒng)控制等。其中三臺(tái)主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了指揮控制系統(tǒng)“三保險(xiǎn)”：1號(hào)機(jī)作為多路轉(zhuǎn)接器和分配器，配合站上宇航員和地面控制人員將指令發(fā)送給不同的系統(tǒng)，并提供關(guān)鍵的遙測信號(hào);2號(hào)機(jī)是1號(hào)機(jī)的備用機(jī)，在1號(hào)機(jī)出問題時(shí)可隨時(shí)“頂上”;3號(hào)機(jī)處于“多米諾骨牌”的末端，其系統(tǒng)軟件與1號(hào)機(jī)和2號(hào)機(jī)同步運(yùn)行，是“備胎的備胎”。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)于國際空間站各方面的運(yùn)行都十分關(guān)鍵。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障且無法及時(shí)修復(fù)，那么國際空間站就有可能偏離軌道，宇航員們只有約一周的時(shí)間緊急撤離，國際空間站將被迫報(bào)廢。為此，國際空間站的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用“三保險(xiǎn)”設(shè)置，力求萬無一失。

然而，“三保險(xiǎn)”竟然也會(huì)失靈。2003年4月25日，國際空間站發(fā)生了建站以來最嚴(yán)重的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障——三臺(tái)主控計(jì)算機(jī)均不能正常工作。

當(dāng)時(shí)，美國“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)剛為國際空間站送去一只大型機(jī)械手，宇航員準(zhǔn)備將它安裝到國際空間站上。負(fù)責(zé)飛行控制的1號(hào)機(jī)突然發(fā)生故障，美國休斯敦航天飛行控制中心不得不遠(yuǎn)程啟動(dòng)2號(hào)機(jī)。可沒過多久，2號(hào)機(jī)系統(tǒng)紊亂，航天飛行控制中心無法使它恢復(fù)正常。隨后，3號(hào)機(jī)尚未“上崗”就開始報(bào)錯(cuò)。負(fù)責(zé)控制國際空間站飛行的專家們對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“集體罷工”都一臉茫然。

有專家推斷，可能是計(jì)算機(jī)程序出現(xiàn)了嚴(yán)重問題。國際空間站上的宇航員嘗試手動(dòng)重啟計(jì)算機(jī)，沒能成功。航天飛行控制中心也采取了各種辦法，以期與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立聯(lián)系，進(jìn)行搶修。工程師向國際空間站飛行控制系統(tǒng)發(fā)送系統(tǒng)故障診斷指令，但空間站外部的Ku域天線無法與美國航空航天局（NASA）的通信衛(wèi)星建立聯(lián)系;利用國際空間站超高頻天線進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)呐σ残媸　?/p>

國際空間站上的宇航員不得不放棄機(jī)械手的安裝與試驗(yàn)工作。俄美兩國的計(jì)算機(jī)專家聯(lián)手，花了3天時(shí)間才找到了解決問題的辦法。

值得慶幸的是，國際空間站上與宇航員生命保障密切相關(guān)的“星辰”號(hào)艙體，有一套獨(dú)立的手動(dòng)控制機(jī)制，氧氣供應(yīng)系統(tǒng)等沒有發(fā)生問題。所以，主控計(jì)算機(jī)故障沒有直接威脅宇航員的生命安全。

強(qiáng)啟故障制氧機(jī)唯一一次有毒氣體泄漏事故

國際空間站中的氧氣主要來自于制氧機(jī)中的電解水，用高壓密閉罐儲(chǔ)存。2006年9月18日，國際空間站上的一部制氧機(jī)發(fā)生有毒氣體泄漏事故，盡管最終沒有造成嚴(yán)重后果，但把太空艙內(nèi)的3名宇航員嚇得魂飛魄散。

事故發(fā)生在當(dāng)日早晨7時(shí)左右。國際空間站太空艙內(nèi)響起警報(bào)聲，一部制氧機(jī)冒出煙霧，并伴隨著陣陣刺鼻的氣味。地面控制中心立即要求3名宇航員戴上面罩、護(hù)目鏡以及防護(hù)手套?？臻g站同步啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案——關(guān)閉艙內(nèi)的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，以防有毒氣體擴(kuò)散。

事實(shí)上，這次事故在發(fā)生前已現(xiàn)端倪——地面控制中心無法遠(yuǎn)程啟動(dòng)這部制氧機(jī)。NASA的專家們沒有要求宇航員檢查制氧機(jī)是否發(fā)生故障，也沒有啟動(dòng)備用制氧機(jī)，而是要求宇航員手動(dòng)啟動(dòng)這部出問題的制氧機(jī)。該制氧機(jī)被手動(dòng)啟動(dòng)后，又自動(dòng)關(guān)機(jī)。宇航員再次嘗試手動(dòng)啟動(dòng)，它才運(yùn)轉(zhuǎn)起來，不久便泄漏出有毒氣體。

宇航員經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，刺激性氣體是橡膠墊圈過熱熔化散發(fā)出來的，制氧機(jī)中的氫氧化鉀有少量泄漏。宇航員將泄漏的物質(zhì)清理干凈，同時(shí)用活性炭空氣凈化裝置吸收有毒氣體。數(shù)小時(shí)后，監(jiān)測系統(tǒng)顯示艙內(nèi)的氣體不具有毒性。地面控制中心命令重新啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)，國際空間站內(nèi)的氣體環(huán)境恢復(fù)正常。

這是國際空間站上發(fā)生的唯一一次有毒氣體泄漏事故。宇航員們之所以恐慌，是因?yàn)榭臻g站內(nèi)的氣體環(huán)境安全是重中之重，一旦有毒氣體彌漫且氣體環(huán)境污染不可逆轉(zhuǎn)，那么宇航員在數(shù)小時(shí)內(nèi)就會(huì)面臨生命危險(xiǎn)。他們無法出艙等待救援，因?yàn)樯€的希望微乎其微。

國際空間站宇航員出艙作業(yè)

緊急修補(bǔ)太陽能電池板危險(xiǎn)的太空帶電作業(yè)

國際空間站需要足夠的能量維持運(yùn)轉(zhuǎn)，所需能量的97%由太陽能電池板提供。太陽能電池板展開后總長超過70米，寬12米。它展開過程中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)可能造成零部件破損，在被小型太空垃圾或隕石碎片擊中后也可能損壞。

2007年10月30日，國際空間站上的美國宇航員進(jìn)行了一次太空行走，主要任務(wù)是為國際空間站安裝一套新的太陽能電池板。第一塊板條緩慢打開后，狀況良好。在第二塊板條快要完全打開時(shí)，宇航員發(fā)現(xiàn)上面有兩條裂縫：一條約75厘米長，另一條約25厘米長。宇航員立即中止展開太陽能電池板的操作，將裂縫照片傳回地面控制中心，讓專家們提供合適的修補(bǔ)方法。

NASA原計(jì)劃當(dāng)年12月在國際空間站上建成歐洲實(shí)驗(yàn)艙，2008年建成日本實(shí)驗(yàn)艙。如果新太陽能電池板上的裂縫不能及時(shí)修復(fù)，導(dǎo)致能源供應(yīng)不足，那么新建實(shí)驗(yàn)艙的計(jì)劃將受阻。

為了盡快修復(fù)太陽能電池板，兩名美國宇航員不得不在國際空間站外進(jìn)行一次高難度的作業(yè)。這次時(shí)長7小時(shí)19分鐘的太空維修作業(yè)由帕拉金斯基和惠洛克實(shí)施。帕拉金斯基被固定在空間站機(jī)械臂前端的延長吊桿上，站內(nèi)同伴操縱機(jī)械臂，把他送到電池板破損處，他利用5個(gè)扣鏈修補(bǔ)破損。然后，站內(nèi)宇航員將他拉回來，最后將太陽能電池板完全展開。

這次事故發(fā)生一年后，即2008年11月，美國媒體披露了內(nèi)幕——這是美國宇航史上最危險(xiǎn)的一次艙外太空作業(yè)，因?yàn)樾枰扪a(bǔ)的太陽能電池板當(dāng)時(shí)竟然是帶電的！破損點(diǎn)到艙體的距離相當(dāng)于半個(gè)足球場的長度，一旦帕拉金斯基遇險(xiǎn)，同伴根本來不及救援。

這項(xiàng)工作并不復(fù)雜，只要在太陽能電池板的破損處打孔，再將扣鏈兩端鋁片固定即可。但其危險(xiǎn)性相當(dāng)大，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的太陽能電池板帶有110伏電壓。雖然這樣的電壓不會(huì)致命，但一旦觸電，宇航員將身處險(xiǎn)境。他使用的工具可能因電壓作用而熔化;他遭電擊后動(dòng)作可能失控，造成手套和宇航服破損;由于返艙距離較遠(yuǎn)，其攜帶的氧氣可能不夠用。

帕拉金斯基顯然知道這次行動(dòng)的危險(xiǎn)性。他使用的所有金屬工具都包了3層絕緣膠帶。他還在手套外套了一副更大的手套，這無疑給修補(bǔ)工作增加了難度。NASA太空行走訓(xùn)練中心主管戴維·沃爾夫事后表示：“我觀看了他安裝扣鏈的全過程，簡直就像戴著拳擊手套縫衣服！”

媒體還披露了另一個(gè)內(nèi)幕——按照規(guī)定，宇航員在太空中出艙實(shí)施任何維修作業(yè)，都必須切斷故障設(shè)備的電源。但是，由于太陽能電池板屬于能源聚集和儲(chǔ)存設(shè)備，所以無論地面控制中心還是國際空間站，都沒有為它設(shè)置斷電裝置。所以，帕拉金斯基只能冒險(xiǎn)帶電作業(yè)。

艙體漏氣事故俄羅斯宇航員淡定處置

處于真空中的國際空間站，艙內(nèi)外的壓力相差1個(gè)大氣壓。艙內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)以及生命保障系統(tǒng)，不定時(shí)地按照地球大氣的成分比例向艙內(nèi)注入氮?dú)夂脱鯕猓⑼ㄟ^過濾循環(huán)及排氣，將艙內(nèi)的有害氣體排出。

2018年8月30日，國際空間站突然發(fā)生漏氣事故，也就是前文提到的引發(fā)美俄航天機(jī)構(gòu)爭吵的事故。當(dāng)時(shí)經(jīng)過緊急排查，宇航員們發(fā)現(xiàn)，漏氣點(diǎn)位于俄羅斯艙段。

事發(fā)正值晚上休息時(shí)間，宇航員們剛剛結(jié)束一天的工作。突發(fā)的事故讓大家措手不及，要找齊修補(bǔ)的工具，再完成修補(bǔ)工作，可能要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)，大家難免體力不支。這時(shí)，一名俄羅斯宇航員淡定地從自己的儲(chǔ)物柜中拿出一卷特制膠帶，把漏氣處粘合，然后讓大家先休息，“睡醒后再修補(bǔ)也不遲”。

美國宇航員頗為擔(dān)心：這種簡單的處理方式能奏效嗎？一旦漏氣造成艙內(nèi)失壓，宇航員們就可能在睡夢中死去！不久，儀表數(shù)據(jù)顯示，空間站內(nèi)的氣壓穩(wěn)定了下來。俄羅斯宇航員已經(jīng)進(jìn)入夢鄉(xiāng)。心懷忐忑的美國宇航員也只能休息。第二天一大早，美國宇航員就趕緊找到專業(yè)的修補(bǔ)工具和材料，將漏洞完全修復(fù)。

編輯：姚志剛? winter-yao@163.com