太空中的“火警”

文/高歌

對(duì)火的控制和利用是人類的一件大事。利用火的功能，人類發(fā)明了火柴、火車(chē)、火輪、火藥，以及火箭和飛船，借此脫離地球，進(jìn)入了太空。可以說(shuō)，火是人類進(jìn)化、發(fā)展和文明道路上的發(fā)動(dòng)機(jī)與助推器。

但是火總是桀驁不馴，它如同一柄雙刃劍，既造福人類也危害人類。它每發(fā)威一次，人類就要經(jīng)歷一次火中取栗，甚至玩火自焚。由此造成的結(jié)果，人類把它稱之為“火災(zāi)”。為增加全民的消防安全意識(shí)，我國(guó)從1992年起把每年的11月9日定為全國(guó)消防日。

1＋3＝0

1972年，蘇聯(lián)莫斯科電影制片廠出品了一部名叫《馴火記》的彩色傳記電影。它在頌揚(yáng)航天總設(shè)計(jì)師科羅廖夫傳奇人生的同時(shí)告訴人們，航天科技的發(fā)展是一部曲折艱難的馴火史。

早在航天時(shí)代初期，航天專家們就清醒地意識(shí)到這是一種高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)。等到載人航天活動(dòng)開(kāi)始后，他們的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)就更強(qiáng)了，因?yàn)楹教祜w行的未知領(lǐng)域和技術(shù)太多太雜，哪怕一個(gè)細(xì)枝末節(jié)意識(shí)不到或者疏忽大意，結(jié)果就可能是災(zāi)難性的。

這種擔(dān)憂沒(méi)過(guò)幾年就成了現(xiàn)實(shí)。1961年3月，蘇聯(lián)空軍少尉、第一批航天員之一的邦達(dá)連科，在一次地面訓(xùn)練中因酒精棉球引起高壓純氧艙起火而身亡。1967年1月，美國(guó)在發(fā)射臺(tái)上試驗(yàn)的阿波羅4A號(hào)載人飛船發(fā)生火災(zāi)，3名航天員全部遇難。

▲ 在地面訓(xùn)練火災(zāi)中身亡的蘇聯(lián)航天員邦達(dá)連科

▲ 左圖為在阿波羅4A飛船火災(zāi)中遇難的3名航天員（左起：格斯·格里索姆、愛(ài)德華·懷特、羅杰·查菲）；右圖為阿波羅4A飛船失火后的內(nèi)部照片

▲ 聯(lián)盟TMA-4飛船發(fā)射前，消防車(chē)在火箭附近保駕護(hù)航

兩起火災(zāi)，四人死亡。專家們由此聯(lián)想到飛船在太空軌道上發(fā)生火災(zāi)的艱難處境與嚴(yán)重后果。地球上發(fā)生火災(zāi)時(shí)，我們可以采取各種有效辦法撲救，并且撥打119火警電話，隨即消防車(chē)就會(huì)風(fēng)馳電掣一般趕來(lái)滅火?？墒翘諞](méi)有這種好戲，那里撥不通119電話，消防車(chē)更是鞭長(zhǎng)莫及，開(kāi)不到那里去，因此航天員完全處于孤立無(wú)援的境地。地球上著火后，人們可以立即逃離火場(chǎng)；可是太空不行，在航天飛機(jī)、空間站等大型載人航天器問(wèn)世之前，載人飛船是空間狹小的密閉環(huán)境，航天員簡(jiǎn)直無(wú)處可逃。

太空火災(zāi)并非杞人憂天。1997年，俄羅斯的和平號(hào)空間站就因一臺(tái)氧氣發(fā)生器故障發(fā)生火災(zāi)，使站內(nèi)充滿了嗆人的煙霧，好在十幾分鐘后熄滅了，沒(méi)有釀成大禍。美國(guó)的航天飛機(jī)也曾多次發(fā)生火情。值得慶幸的是，在迄今為止整整60年的載人航天活動(dòng)中，太空火情、火險(xiǎn)、火警為數(shù)不多，重大火災(zāi)事故一直保持零紀(jì)錄。這種喜人的局面應(yīng)該歸功于多年來(lái)扎實(shí)有效的太空消防安全。

防患于“未燃”

“預(yù)防為主，防消結(jié)合”是中國(guó)的消防安全工作方針。世界各國(guó)太空消防安全的思路和做法與其基本一致。

載人航天器是高科技的結(jié)晶，里面各種電路、氣路、液路縱橫交錯(cuò)，可燃物、易燃物隨處可見(jiàn)，因此釀成火災(zāi)的三個(gè)條件——可燃物、助燃物、引火源，無(wú)一缺少，處處皆備。要想在這種危險(xiǎn)的環(huán)境里避免火災(zāi)發(fā)生，最好的辦法就是預(yù)防為主。具體說(shuō)就是從地面做起，從源頭防范，從根本上杜絕火災(zāi)隱患，把它扼殺在萌芽狀態(tài)。

首先，要在航天器的設(shè)計(jì)過(guò)程中努力減少可燃物、助燃物和引火源。

為了減少可燃物，在選擇隔熱、絕緣、密封和裝飾等材料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格選用難燃或不燃材料，否則將助火為虐。這是來(lái)自阿波羅4A飛船血的教訓(xùn)，那場(chǎng)大火就是由電火花引燃拉舍爾材料網(wǎng)袋釀成的。

▲ 拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)的禁煙標(biāo)牌

火災(zāi)的助燃物主要是艙內(nèi)氧氣，它是航天員的生命之源，所以要科學(xué)地利用好。阿波羅載人飛船曾使用百分之百的純氧，結(jié)果它在“阿波羅4A”火災(zāi)中無(wú)異于火上澆油，事故后才改用氧氣氮?dú)饣旌蠚怏w。

火災(zāi)引火源主要來(lái)自航天器上的大量電氣設(shè)備，它們發(fā)生的短路、過(guò)載和接觸不良造成的過(guò)熱等故障都可能引起火災(zāi)。在這方面，“阿波羅4A”火災(zāi)同樣提供了慘痛教訓(xùn)。飛船的環(huán)境控制設(shè)備艙里裝有一扇金屬艙門(mén)，當(dāng)航天員開(kāi)艙門(mén)時(shí)，門(mén)的鋒利邊緣擦破了下面敷設(shè)的電纜的絕緣層，造成短路打火。所以，航天器的電氣設(shè)備一定要安全可靠，避免形成引火源。

▲ 這位女航天員在 KC-135飛機(jī)上練習(xí)在失重環(huán)境下使用滅火器

其次，在航天器的生產(chǎn)、試驗(yàn)和裝配過(guò)程中，嚴(yán)格對(duì)所有零部組件的質(zhì)量控制，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量和高可靠性，杜絕各種電路、氣路和液路出現(xiàn)泄漏，以及推進(jìn)劑的跑冒滴漏。

航天器＋滅火器

盡管本著“預(yù)防為主”的方針，采取了各種預(yù)防措施，但是發(fā)生火災(zāi)的可能性仍然存在，因此“防消結(jié)合”必不可少。

多年來(lái)，為了迅速高效地?fù)錅缣栈馂?zāi)，航天專家和消防專家針對(duì)載人航天器的環(huán)境與地球完全不同的特殊情況，對(duì)微重力下火災(zāi)的發(fā)生、蔓延等現(xiàn)象進(jìn)行了大量試驗(yàn)、分析和研究。結(jié)果表明，火在太空的燃燒現(xiàn)象和地球上不太一樣。在地球上，火焰表現(xiàn)為圓錐形；而在太空，它因?yàn)槲⒅亓Φ淖饔媒魄蛐?。而且陰燃現(xiàn)象較多，燃燒局限在較小區(qū)域，擴(kuò)散和傳播速度較慢。這些情況說(shuō)明微重力環(huán)境對(duì)火災(zāi)的發(fā)生和蔓延具有一定抑制作用，有助于滅火工作的施展，同時(shí)為太空火災(zāi)的預(yù)防、探測(cè)和撲救提供了理論依據(jù)。

▲ 測(cè)試細(xì)水霧便攜式滅火器

就像及早發(fā)現(xiàn)人體的病變，對(duì)于拯救人的生命意義重大一樣，及早發(fā)現(xiàn)初起火情對(duì)于迅速撲滅火災(zāi)至關(guān)重要。因此載人航天器上大多裝有包括煙感報(bào)警器在內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，用于密切監(jiān)視各部位各系統(tǒng)的安全狀況。一旦哪里出現(xiàn)火情，報(bào)警器就會(huì)立即發(fā)出警報(bào)并顯示具體部位。航天員和地面控制中心接到警報(bào)后會(huì)立即采取應(yīng)急措施。

這些報(bào)警器的安裝位置和地球上不太一樣。在地球上，火災(zāi)的煙霧是向上擴(kuò)散，最后聚積在屋頂下，所以報(bào)警器大多裝在天花板中間。而在太空的航天器里，煙霧不是向上而是向四周擴(kuò)散，所以報(bào)警器既要裝在天花板上，也要裝在墻壁等其他地方。

值得注意的是，這些高度靈敏的報(bào)警器有時(shí)候也會(huì)誤事。1985年9月，剛進(jìn)入禮炮7號(hào)空間站的3名蘇聯(lián)航天員，正在忙著檢查和試驗(yàn)儀器儀表時(shí)突然警鈴大作。2001年3月，在國(guó)際空間站的第二批3名航天員進(jìn)站工作的第二天，命運(yùn)號(hào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙也突發(fā)火警。這兩起火警讓航天員們虛驚一場(chǎng)，原來(lái)站內(nèi)根本沒(méi)有火災(zāi)跡象，是報(bào)警器出現(xiàn)了誤警，原因都是站內(nèi)的塵埃和懸浮顆粒觸發(fā)了報(bào)警器。

除火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)以外，載人航天器上還配備了防毒面具、氧氣瓶、滅火器等消防器材。

▲ 1981年4月，航天員約翰·楊（左）和羅伯特·克里平在首次試飛的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)上?？梢钥吹?，他們身后的機(jī)艙壁上掛著滅火器。

滅火器是地球上除了消防車(chē)以外，最常見(jiàn)的消防器材，里面裝著水、泡沫、干粉、二氧化碳、鹵代烷等滅火劑。同樣，滅火器也是太空最便捷好用的消防武器。不過(guò)，它對(duì)滅火劑的要求卻很挑剔，畢竟太空火災(zāi)的撲滅環(huán)境與地球上不盡相同。例如，地球上滅火最常用的水在太空一般不用，因?yàn)樗畤姵龊笤谖⒅亓l件下難以集中到火焰上，只會(huì)形成水滴水霧在艙內(nèi)四處飄浮，一旦滲進(jìn)儀器設(shè)備有可能造成短路故障。干粉滅火器更不適用，因?yàn)樵斐傻奈廴咎珖?yán)重，用它滅火，儀器設(shè)備倒是不會(huì)短路，可是座艙還能用嗎？泡沫滅火器曾在阿波羅飛船的指令艙和天空實(shí)驗(yàn)室上配備過(guò)，不過(guò)一直沒(méi)有滅火機(jī)會(huì)，否則產(chǎn)生的污染也不會(huì)小。

相比之下，二氧化碳滅火器對(duì)于撲滅航天器這種充滿精密儀器的火災(zāi)來(lái)說(shuō)更好用，特點(diǎn)是滅火后很干凈，不留污染痕跡；只是當(dāng)它在空氣中達(dá)到一定含量時(shí)會(huì)危及人的生命。說(shuō)不定，火被滅的同時(shí)，航天員也被“滅”了。

鹵代烷曾是一種性能良好的滅火劑，美國(guó)航天飛機(jī)裝備的哈龍1301滅火器就屬于這種類型。它的滅火效果很好，而且火后不留痕跡，曾在世界上廣泛應(yīng)用。但是，它雖然對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，卻對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，多年前已經(jīng)不再生產(chǎn)使用。

目前，科學(xué)家們還在研究試驗(yàn)適合各種火災(zāi)，既高能高效又無(wú)毒無(wú)污染的滅火劑，有的已經(jīng)取得重大成果，例如細(xì)水霧滅火技術(shù)。它是用泵壓或氣壓噴出水流，形成霧一樣的水滴，對(duì)火焰產(chǎn)生冷卻、窒息作用，在太空可以有效地?fù)錅绺鞣N火災(zāi)。由于使用的滅火劑就是普通的水，所以這種滅火技術(shù)不會(huì)對(duì)人員和設(shè)備造成危害。也就是說(shuō)，等到細(xì)水霧技術(shù)成熟后正式應(yīng)用時(shí)，以前不適用的水也可以在太空滅火中大顯神威了。

不管是哪種滅火器或者哪種消防器材，都必須保證性能良好，隨時(shí)可用。不能像和平號(hào)空間站那樣，等到失火時(shí)才發(fā)現(xiàn)有的氧氣罩是壞的，還有的滅火器竟然拿不下來(lái)，貽誤了滅火時(shí)機(jī)。

航天員＝消防員

有句話叫“水火無(wú)情”。太空一旦發(fā)生火災(zāi)，載人航天器上的儀器設(shè)備都可能遭到破壞，重大火災(zāi)還將危及航天器的安全，以及航天員的健康和生命。所以發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火警就是命令，火場(chǎng)就是戰(zhàn)場(chǎng)，航天器就是消防車(chē)，航天員就是消防員。

危急關(guān)頭，航天員都會(huì)挺身而出，但是一定要保持鎮(zhèn)靜，切忌驚慌失措，只有這樣才能對(duì)火情做出準(zhǔn)確判斷。其實(shí)，這對(duì)具有良好心理素質(zhì)的航天員來(lái)說(shuō)不難，難的是太空滅火要比地球上難得多。舉例來(lái)說(shuō)，在地球上使用滅火器很簡(jiǎn)單，先拔掉保險(xiǎn)銷，再將噴嘴對(duì)準(zhǔn)火苗按下手柄就行，可是在太空，你剛按下手柄就可能向后飛出很遠(yuǎn)，因?yàn)閲姵龅臏缁饎?huì)產(chǎn)生反作用力。所以，航天員太空飛行前都要認(rèn)真學(xué)好太空消防這門(mén)必修課，包括嚴(yán)格的滅火培訓(xùn)。

滅火前，航天員首先要做好個(gè)人防護(hù)，包括佩戴防毒面具或氧氣瓶，因?yàn)榛鹧婧蜔熿F中包含多種危及人的健康甚至生命的有毒氣體，確保安全后才能根據(jù)應(yīng)急預(yù)案和具體情況實(shí)施撲救。

滅火方法可以借鑒地球上的隔離法、窒息法、冷卻法和抑制法。

▲ 歐洲航天員弗蘭克·德溫尼在國(guó)際空間站上對(duì)便攜式呼吸器進(jìn)行每月的定期檢查

按照隔離法，要關(guān)閉可燃?xì)怏w和液體管道的閥門(mén)，搬開(kāi)火源附近的可燃物。按照窒息法，要在第一時(shí)間切斷通風(fēng)系統(tǒng)，以免形成空氣對(duì)流，為燃燒提供所需的空氣；可以用不燃物或難燃物蒙蓋燃燒物，阻止空氣進(jìn)入燃燒區(qū)。窒息法最有效的是座艙緊急減壓，就是泄除航天器內(nèi)的空氣，給火焰一個(gè)釜底抽薪，使它因缺少空氣自行熄滅，最后再恢復(fù)正常艙壓。美國(guó)的雙子星座、阿波羅飛船、航天飛機(jī)，俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)載人飛船，還有國(guó)際空間站都具備這種減壓功能。當(dāng)火災(zāi)用盡各種方法仍然撲不滅時(shí)，座艙減壓將成為太空滅火的一柄殺手锏，前提是嚴(yán)格穿戴好專用航天服等防護(hù)設(shè)備。滅火的另外兩種方法——冷卻法和抑制法都是向燃燒物噴射滅火劑，前者是把燃燒物的溫度降低到燃點(diǎn)以下，后者是通過(guò)抑制燃燒的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，使燃燒終止。

當(dāng)一切辦法用盡，仍不能控制火勢(shì)時(shí)，航天員當(dāng)然不能坐以待斃，他們可以棄船（站）逃生。和平號(hào)空間站和國(guó)際空間站都備有救援飛船，航天員可以借此緊急撤離，返回地球。當(dāng)然，這是誰(shuí)都不愿看到的結(jié)果。

載人航天技術(shù)的發(fā)展需要消防技術(shù)并駕齊驅(qū)?；蛟S將來(lái)有一天，當(dāng)太空中的載人航天器像地球上的建筑一樣鱗次櫛比時(shí)，太空“消防車(chē)”會(huì)奔馳其中，警笛長(zhǎng)鳴地駛向失火的航天器。不用說(shuō)，那時(shí)太空119火警電話一定也早已開(kāi)通。

▲ 國(guó)際空間站上，日本航天員星出秋彥正在檢查便攜式滅火器