载人航天过去是,现在仍然是一种探险!
这篇书评可能有关键情节透露
继维京银河公司的老板坐着他们自制的飞行器进入80公里高的亚轨道飞行并且体验失重后,亚马逊的前老板贝索斯也在2021年7月20日乘坐着他自己投资的蓝色起源公司开发的“新谢泼德”号火箭进入太空完成了亚轨道飞行。由于他的高度在100公里以上,超过了冯.卡门线,所以贝索斯可以宣称自己是“真正”进入了太空,虽然他的实际体验和维京银河的那次飞行并无本质区别。
维京银河和蓝色起源所使用的飞行模式都是亚轨道飞行模式。所谓的亚轨道就是飞行器没有达到第一宇宙速度,所以无法进入地球轨道。无论你飞的多高(比如洲际导弹最高可以飞到1000公里以上比很多卫星都高),但是最后必然还是按一条抛物线落回地面。其实你飞的就是一枚导弹的飞行路线。不过,亚轨道飞行其技术难度和消耗的费用都远低于真正的轨道飞行,而你得到的体验(如失重,看到黑色的天空和地球的曲度)与轨道飞行类似,所以作为商业旅游项目是比较合适的。维京银河和蓝色起源的成功,同时再加上美国,俄罗斯和中国载人航天机构在最近十年内成功的载人轨道飞行(只失败一次,即俄罗斯联盟MS10号在2018年没有成功入轨但是宇航员生还),不免让世人觉得载人航天似乎已经接近航空活动,成为了一种可以完全重复的成熟的飞行项目。然而,事实真实如此吗?
《载人航天飞行中的事故与灾难》一书记录了载人航天史上大部分主要的事故(但是由于成书较早,没有包括2003年哥伦比亚号航天飞机返回解体事故)。通读此书,让读者的感觉是,载人航天中还是存在了很多不确定的因素。许多表面上看起来顺利的航天飞行其背后都有着没那么顺利的故事。之所以这些航天飞行最终还是成功完成了,除了飞行器和火箭本身具有高冗余度的设计外,更重要的是航天员和地面工作人员的训练有素和积极努力应对,才最终将可能的失败(甚至灾难)转变成了成功。
比如航天飞机的飞行。人们对航天飞机的印象是,其大部分时间都是一种可靠有效的飞行器,除了两次不幸的灾难外(即1986年挑战者和2003年哥伦比亚号事故)。然而,事实上有好几次航天飞机飞行都出现了故障。有些故障甚至的具有潜在的灾难后果的。比如,1985年挑战者号发射时,由于主发动机故障,航天飞机轨道器几乎没能成功入轨。不过,后来通过使用轨道机动系统多次点火,才成功的把它推入轨道并完成了主要任务。而1999年哥伦比亚航天飞机的一次飞行则由于主发动机又出现了故障,导致入轨高度过低。这一次又是利用轨控发动机成功的提升了轨道器的高度,并完成了钱德拉X射线望远镜的部署。
苏联和俄罗斯的联盟号飞船也是一种长期服役并且体现其高度可靠性的飞行器。除了其初期出现过致命事故外(即科马洛夫遇难的联盟1号和由于漏气导致三位宇航员遇难的联盟11号),其余的联盟号飞行都没有出过致命事故。然而,其实很多联盟号的飞行也是有惊无险的。比如,1969年联盟5号飞船返回时,由于设备舱没有能够及时分离,导致它和返回舱一起进入大气层。后果是,返回舱没能够以正确姿态再入(即应该其防热盾朝前)。返回舱面临随时被烧毁的危险。不过幸好,随着温度上升,连接两舱的机构被烧毁,设备舱脱落,终于使返回舱调过头来正确再入了。这个事故据说在后来的联盟号返回中也出现过,但是幸好设备舱最终都及时脱落,没有造成灾难性后果(但是每一次都使返回舱着陆点大大偏离原定的位置)。
联盟号航天员最命悬一线的一次飞行应该是1983年联盟T10A的发射事故。那次发射时由于火箭燃料泄露起火最终导致火箭在发射架上爆炸!而且由于起火烧毁了控制联盟号逃逸系统的线路,导致这个逃逸过程不能自动启动!最后,只能由地面控制室的操作人员人工启动(这个需要了两个人同时发出指令,耗时10秒,但是据当事人说像是过了一辈子)。最后,逃逸系统成功启动,将宇航员安全带到距离火箭几公里外的地方。联盟T10A的事故是人类史上逃逸系统唯一一次实际应用。这个事故也证明了逃逸系统的可靠性和必要性。但是很多只是听到该新闻的人也许并不知道,这个系统在这个事件中的成功其实是离不开训练有素的地面控制人员的人工干预的。
除了这些较少流传的事故外,本书还讨论了多次广为人知的重大事故。比如联盟1号科马洛夫的事故。互联网上对科马洛夫的那次事故讨论很多,特别是他最后和苏联领导以及家属告别的对话经常被拿出来渲染感情(当然西方媒体则拿出他咒骂火箭不合格的对话来证明苏联火箭质量低劣)。然而,事实上,这些“对话”基本都是后人演绎,没有任何历史根据。事实是,科马洛夫起飞前知道他飞的联盟1号有很多缺陷(因为之前的无人飞行并不是非常顺利),但是说他明知不可能返回还去执行任务并不是事实。因为他既然去飞,他本人以及苏联航天管理当局肯定是认为该任务是有很大成功概率的。
科马洛夫入轨后,联盟1号最大的问题在于其太阳能电池板无法完全打开导致电力不足,而且飞船还存在定向问题和姿态控制问题(后者导致飞船产生了无法控制的旋转)。由于定向问题,科马洛夫难以操作飞船返回。在此期间,苏联部长会议主席柯西金确实和科马洛夫有过通话但是具体内容不可知。而且科马洛夫也没有和他夫人对话过。更重要的是,科马洛夫并没有放弃努力而且他的努力最后还差点成功了!所以他此时向“党和祖国告别”显然不符合现实情况。事实情况是,科马洛夫最后排除万难,使用手动定位方法,确定了飞船的返回角度,使飞船成功进入大气层!但是就在他快安全着陆前,由于降落伞系统的设计缺陷导致主降落伞无法打开,最终导致其遇难。总体而言,联盟1号是不成熟的飞船,所以故障很多,但是科马洛夫确实解决了绝大部分问题,只是最后又出现了一个没想到而且无法解决的问题。
通读全书,给人的印象就是载人航天史充满了各种不确定性。其实,宇航员登上飞船那一刻起就是一种探险活动。虽然概率告诉你应该有很大的成功率,但是意外随时可能发生。在意外发生时,只有通过航天员和地面人员努力才有可能转危为安。即使如此,不幸也是有可能发生的。