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座位不夠能站票回來? 國際空間站飛船溫升至50℃: 救援飛船要一個月

據俄羅斯衛星通訊社12月18日報道,俄羅斯航天局最快需要一個月左右的時間才能向國際空間站發射“聯盟號”救援飛船,以便接替受損的“MS-22”飛船,但俄航天局目前還沒有作出最終決定。

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MS-22飛船:受損到底有多嚴重?

聯盟MS-22飛船發生洩漏是在莫斯科時間12月15日5點20分,俄羅斯宇航員普羅科皮耶夫和佩捷林正要準備太空行走,結果被系統警報給打斷了,莫斯科地面指揮中心和NASA的工作人員經過緊急排查後認為是MS-22飛船冷卻劑洩漏導致。

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空間站外部監控攝像頭也發現冷卻劑正在像雪花一樣在宇宙空間中飄灑,此後的俄羅斯航天局和NASA宣佈了多項措施:

1、15日的晚些時候,俄航天局確認取消太空行走;

2、俄宇航員安娜·基基娜使用科學艙外的歐洲機械臂相機拍攝了大量影片以評估受損情況;

3、15日深夜俄航天局宣佈稱洩漏可能是微隕石撞擊造成;

4、16日媒體報道稱目前空間站正在高β角度執行,太陽持續照射可能會導致溫度過高

5、16日訊息人士稱MS-22飛船目前溫度已經失控,達到了50℃;

6、16日俄航天局稱正在用更長加拿大機械臂進行額外的檢查,以確定撞擊嚴重程度

6、16日深夜,俄航天局釋出訊息稱MS-22飛船溫度已經得到控制,溫度已降至30℃;

7、17日俄航天局稱MS-22目前正常,沒有需要緊急返回的理由

8、17日俄航天局專家測試了MS-22發動機,顯示工作正常;

看起來似乎可控,但事情可能正在向不可控方向發展,而俄羅斯航天局宣佈緊急救援飛船準備需要一個月就已經在做鋪墊了,因為俄航天局有一個非常關鍵的資訊沒有告訴大家,也就是MS-22飛船的冷卻劑洩漏後究竟會不會影響返回時的安全?

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就目前瞭解到的因素,冷卻劑隻影響電子裝置艙,但並沒有說明環境溫度是否會受到影響,而根據50℃的溫度失控來看,這個冷卻劑洩漏確實已經影響到了環境溫度!目前有兩個說法,一個是返回宇航員有艙內宇航服加持,小環境一時半會還能控制,堅持下返回地球沒有問題。

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還有一個說法則是宇航員可以穿宇航服,但電子裝置在高溫下執行可能會工作不穩定甚至宕機,這就會讓返回時處在極端危險之下,因此堅決不可執行!也就是說MS-22飛船已經廢了,除非把艙外散熱器給換了,當然這玩意兒不太可能會有備貨。

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國際空間站上幾名宇航員?有多少飛船?可以坐下幾名宇航員?

NASA的官網上可以查到目前空間站的最新資訊,空間站上總共有7名宇航員,分別是俄羅斯3名:Sergey Prokopyev、Dmitri Petelin、Anna Kikina;美國三名:Frank Rubio、Nicole Mann、Josh Cassada,日本1名:Koichi Wakata。

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在國際空間站上有2艘載人飛船,分別為聯盟MS-22和載人龍飛船-5,還有三艘貨運飛船,分別是貨運龍飛船-26和進步-81和進步-82以及天鵝座-18貨運飛船。

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上圖是NASA官網的宇航員個人資料檔案,左邊的仨是坐聯盟號飛船的,右邊的四名則是坐龍飛船上去的,現在聯盟號飛船掛了,如果排座位,龍飛船能坐得下嗎?

7座的龍飛船:為什麼只能坐四個人?

馬斯克的龍飛船大家都知道,因為這龍飛船當年還真是太出名了,因為在太空梭退役後,美國人上下國際空間站就只能坐俄羅斯人的聯盟號飛船,結果俄羅斯趁火打劫,票價從2007年

最低的2180萬美元的低點上升到2018年的8110萬美元,但沒有飛船的美國人只能咬牙堅持!

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2020年5月30日,龍飛船2號成功對接到國際空間站,表示俄羅斯一家獨大的時代結束了,SpaceX的龍飛船報價5500萬美元,雖然俄羅斯報價還是挺貴的,但至少美國人談判的時候心裡有底了!

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龍飛船的設計非常有特色,其美觀程度讓人耳目一新,逃逸火箭在側面,發射失敗時用作逃逸火箭,而返回著陸時用作著陸緩衝火箭,但NASA由於安全要求取消了這個設計。飛船直徑4米,高8。1米,加壓艙9。3立方米,重約9。5噸,載荷可達6噸。

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載人龍飛船設計乘員為7人,但NASA的任務只允許載4人,原因是SpaceX設計好佈局後NASA評估後認為龍飛船的座椅角度有問題,可能在濺落時會讓宇航員遭到嚴重衝擊,因此NASA要求更改座椅設計,將角度放平一些,這下讓原本7座的龍飛船變成了只能放下四個座椅,只能搭乘4人,把馬斯克氣得夠嗆。

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7座的龍飛船隻能坐4人,多出來的3人也沒法坐聯盟號飛船,如果遭遇極端緊急狀況,比如國際空間站遭遇太空垃圾撞擊需要立即撤離,還有什麼好辦法?

“站票”回來可以嗎?

17日的時候筆者就寫了一篇文章討論是否能由天宮空間站的神舟飛船去救援,很多朋友都留言不行,因為首先得保證中國航天員的安全,筆者不得不說這確實飛船在理,但更有朋友提出了一個比較有趣的建議,既然龍飛船原本設計了7個座位,那麼就是能裝下7個人的,另外三人能“站票”回來嗎?

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上圖是龍飛船返回地球的步驟圖,一般我國神舟飛船返回大約在5~6小時,聯盟號返回大約在3~4小時,龍飛船返回也是3~4小時,其實無論是5~6小時還是3~4小時都屬於快速返回之列。

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龍飛船返回:會經歷怎樣的過程

龍飛船和聯盟號以及神舟飛船都屬於同一類,返回過程基本都一樣,只是最後降落方式有些差別,筆者大致描述一下過程:

1、與空間站脫離;

2、最後半圈拋棄軌道艙;

3、然後掉頭:減速發動機啟動,進入再入走廊;

4、145千米高度時拋棄推進艙;

5、85千米高度時進入黑障;

6、55千米時出黑障;

7、10千米高度時開引導傘、拉出減速傘、開啟主傘(龍飛船有4個主傘)

8、濺落海面,成功“著陸”

在這些步驟中,與人有關的因素還挺大,我們假設7人都進了龍飛船座艙,座位不夠但空間是足夠的,所以4人飛船塞進去7人問題還真可能不是很大,並且從SpaceX的官網上筆者也查到了龍飛船返回載荷為3噸,所以額外增加3個人的重量,那是一點問題都沒有,但飛船返回不只是載荷!可能會遭遇如下多個問題:

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第一個問題:減速問題

多了三個人,飛船載荷增加,減速發動機要多“燒”一會才能減速到足夠的速度進入再入軌道,這個問題不是很大,因為這仨人的重量是可以計算的,SpaceX的工程師會根據最新的飛船載荷計算出發動機開啟的時間。

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第二個問題:飛船平衡

準確的說並不存在所謂的平衡問題,而是飛船在再入過程中重心偏離導致軌跡偏離的問題,

1965年3月19日,前蘇聯載人飛船上升二號在返回過程中因為操作問題兩位宇航員離開了座位,沒有及時回到座位,結果導致飛船重心偏離,最終飛船落點偏離預定著陸地386千米,2天后才被搜救隊找到。

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上升二號落在了原始森林中

因此加了3人之後這個重心變化就更嚴重了,因此也需要重新計算軌跡並修正之,這一點相信SpaceX的工程師一點問題都沒有,都已經是家常便飯了。

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真正的考驗在於返回過程中的軌跡變化,因為剩下這仨沒有座椅,在飛船裡難以固定,就算用繩子綁起來也不如安全帶牢固,因此重心一定會發生變化,並且還可能是動態的,這將會導致軌跡改變,從而落點大幅改變,這是難以測算與修正的。

第三個問題:返回過程中的過載

飛船中的座椅不是隨便設計的,具有非常重要的緩衝過載作用,而7座飛船變成4座也是NASA認為SpaceX的飛船的座椅角度不夠而改為4座,這個在返回過程中有幾個確實需要注意過載:

1、龍飛船返回採用的是

半彈道式,大約在全程將近一個小時的的時間裡速度從7。8千米/秒降至0,減速過載在3~4g左右;

2、開傘衝擊:這個衝擊一般都不會大於5g,而且時間比較短;

3、“著陸”衝擊,龍飛船屬於濺落,衝擊會大於20~30g,但一般會在50g以內;如果有座椅緩衝,一般航天員的衝擊不會大於10g;

人體遭遇高g過載時的姿勢非常重要,比如座椅設計都有一些仰躺,為的就是這個姿勢加上座椅緩衝能最小幅度減少對脊椎的衝擊,如果沒有座椅,那麼只能躺著,遭遇衝擊時就像高臺跳水橫著拍向水面,那一定是非死即傷,特別是最後濺落那一下,過載高達20~30g以上,感覺也就比拍在水泥地面好一點,這個危險性仍然非常大。

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因此從這些個角度考慮,這站票回來問題還是非常大的,輕則受傷,重則就是“當場去世”,這有座沒座的差別還是非常大的,可不要輕易嘗試!如果還能維持的話還是等俄羅斯航天局發射救援飛船到空間站再返回地球。

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