求教航天的一些需要注重安全知識。

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航天員在太空必須要聽地面的指揮,而且要穿太空服.有足夠的氧氣.

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航天飛機的安全防護與救生方案 -------------------------------------------------------------------------------- 2005年07月13日 20:47 新浪科技 　　文/龐之浩(中國空間技術研究院研究員 《國際太空》雜志副主編)　　目前，航天飛機的安全與救生是人們最關注的焦點，它關系到航天飛機甚至“國際空間站”的命運。在美國航天飛機停飛已經(jīng)2年多期間，美國投入了大量的人力、物力和財力，對航天飛機的安全與救生技術進行了細致的研究和改進。現(xiàn)在，經(jīng)各方確認，航天飛機已達到安全使用標準，可以重返太空。 　　昔日太空悲劇　　自載人航天中至今，已有22名航天員喪生。1961年3月23日，被確定為蘇聯(lián)首航太空的航天員邦達連科在充滿純氧的艙內(nèi)訓練時，因艙內(nèi)著火而死亡，成為第1個遇難的航天員。1967年1月27日，美國在進行載人飛船地面聯(lián)合模擬飛行試驗時，又是由于意外起火，阿波羅號飛船指揮艙內(nèi)的3名航天員在幾十秒鐘內(nèi)被燒死。1967年4月23日，蘇聯(lián)航天員科馬羅夫上校乘坐聯(lián)盟1號飛船進入太空后，飛船屢次出現(xiàn)故障，幾經(jīng)努力難以修復，在返回地面時飛船降落傘又出意外，無法打開，致使飛船以每秒100多米的速度沖向地面，科馬羅夫當場被摔死。1971年6月30日，蘇聯(lián)聯(lián)盟11號飛船順利完成與禮炮1號空間站交會的任務后，在再入大氣層前，返回艙和軌道艙分離，但連接兩艙的分離插頭分離后返回艙的壓力閥門被振開，密封性被破壞，返回艙內(nèi)的空氣從閥門處泄漏，艙內(nèi)迅速減壓，在著陸前30分鐘3名航天員因急性缺氧和體液沸騰而死亡。　　最慘的是美國航天飛機的2次事故，因為它不僅導致2架價格極其昂貴的航天飛機化為烏有，而且使14名太空精英血撒碧空。 　　1986年1月28日，美國挑戰(zhàn)者號航天飛機在第10次飛行時，在升空73秒后，由于右側(cè)助推火箭密封裝置出現(xiàn)問題，造成燃料外泄，航天飛機發(fā)生爆炸，7名航天員當場遇難。　　2003年2月1日，美國哥倫比亞號航天飛機在返回著陸前16分鐘，在美國得克薩斯州60千米的上空解體，機上7名航天員全部喪生。　　航天飛機安全嗎？　　其實，很早就有人對航天飛機的安全提出過批評。一是航天飛機是人貨混用，而不是象宇宙飛船那樣分載人飛船和貨運飛船，所以用航天飛機發(fā)射衛(wèi)星時需有數(shù)名航天員陪著上天，這樣做既不經(jīng)濟，也不安全；二是美國自認為其航天飛機可靠性極高，所以沒有采取安全救生措施，因為安裝救生設備很麻煩。　　自從1986年1月28日美國挑戰(zhàn)者號航天飛機升空時發(fā)生爆炸，航天員全部喪生之后，航天飛機的安全救生問題就擺上了極為重要的位置。美國對剩余的哥倫比亞號、發(fā)現(xiàn)號和阿特蘭蒂斯號3架航天飛機進行了283項改進，其中主發(fā)動機35項，固體助推火箭140項、飛行軟件100項，外貯箱8項，另外還有發(fā)射設施50項。它們包括重新設計和制造固體助推火箭發(fā)動機連接處墊圈，更新航天飛機的防熱系統(tǒng)，提高主發(fā)動機的可靠性和工作壽命，等等，其中最大的改進是吸取了血的教訓，在軌道器上增添了航天員撤離滑梯，并配備了整套航天員逃逸系統(tǒng)，一旦發(fā)生意外，逃逸系統(tǒng)能在90~100秒內(nèi)從空中彈射出去，它經(jīng)海軍傘兵66次跳出試驗，結(jié)果是成功的。美國在非洲北部增設了2個迫降跑道，供航天飛機在發(fā)生事故時緊急迫降用；還改進了發(fā)射塔上的應急滑行吊籃和滑索系統(tǒng)，對發(fā)射場周圍的溫度、雷電等發(fā)射氣象限制條件也制定了更加嚴格的標準。　　經(jīng)過2年多的改進，1988年9月29日，美國航天飛機終于恢復了飛行，擔綱失敗后首次飛行任務的是發(fā)現(xiàn)號航天飛機。　　為了填補挑戰(zhàn)者號爆炸造成的空缺，保持航天飛機群的整體規(guī)模，美國于1987年開始耗資近30億美國制造了1架新的航天飛機奮進號，并于1992年5月7日進行了首次發(fā)射，這架航天飛機在設計指標上有所改進，例如，在軌道器后部增加了1個低溫貯箱，故能攜帶更多的燃料，使航天飛機在太空持續(xù)飛行28天左右；配備了一項直徑13米的著陸減速傘，從而減少了著陸起落架與制動器上的拉力，縮短了機場跑道長度；在艙內(nèi)新增了先進的抽水馬桶和空調(diào)設備；增大了機身前段中層的空間，用于存放更多的食品、衣物和個人用品；用1個新型的廢物管理系統(tǒng)和1個可去除CO2的再生裝置替代了原設計的氫氧化鋰系統(tǒng)；裝備了先進的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。它是現(xiàn)有的4架航天飛機中最先進的。　　1995年~1998年，美國又在航天飛機上增加了對接系統(tǒng)，使航天飛機先后與俄羅斯和平號空間站成功對接9次，為“國際空間站”建造奠定了基礎。　　關于在載人航天中發(fā)生重大事故的可能性，就美國航天飛機而論，從1981年第一次飛行到2003年哥倫比亞號失事，共飛行了113架次。1986年1月挑戰(zhàn)者號失事以后，事故調(diào)查委員會的專家估計，航天飛機每100次飛行中就可能發(fā)生1次有人員傷亡的重大事故；1996年美國國會又進行了一次估計，每145次飛行中可能發(fā)生1次重大事故。目前美國還剩3架航天飛機，這些航天飛機已經(jīng)飛行了76次，如果每一架航天飛機的使用壽命是100次，據(jù)美國有關部門最近進行的估計，這3架航天飛機未來發(fā)生重大事故的可能性是98。8%。　　相比之下，俄羅斯的聯(lián)盟號系列飛船號就是世界上最安全的飛船，飛行37年，僅發(fā)生過兩起重大事故。所以，似乎宇宙飛船比航天飛機的安全性更高。　　幾種救生方案　　在挑戰(zhàn)者號航天飛機爆炸后，美國除了對剩余的3架航天飛機進行了283項改進外，一些專家還提出過不少其他有關航天飛機安全與救生的設想，例如，在航天飛機的機首為航天飛機駕駛員安裝類似戰(zhàn)斗機飛行員使用的彈射座椅，在機艙內(nèi)安裝一個救生艙，以便其他3～5名航天員在航天飛機發(fā)射和降落時呆在救生艙里。一旦危險發(fā)生，正副駕駛員將被彈射出航天飛機，救生艙則啟動火箭脫離航天飛機，然后打開降落傘著陸。不過，經(jīng)過多次研究，新的救生系統(tǒng)方案并沒有實施，這主要是因為所需費用昂貴，而且還必須解決克服救生系統(tǒng)帶來的各種技術難題。預計為每架航天飛機安裝救生系統(tǒng)的費用可能超過10億美元，而且很占地方，本身也不安全。 　　鏈接：無論是彈射救生座椅還是救生座艙，都會占據(jù)航天飛機內(nèi)本來就不寬裕的空間，減少每次飛行任務的有效載荷。而且，救生座艙本身就是一個微型航天器，需要精密的生命維護系統(tǒng)，在發(fā)生事故時，一旦救生座艙受損害，就將威脅航天員，很難保證救生座艙在突發(fā)事故中能挽救航天員的生命。專家們還指出，所有這些救生裝置本身就是潛在的危險源，因為它們都需要火箭推動，這些火箭一旦發(fā)生意外點火的情況，將對整個航天飛機造成致命威脅。 　　有鑒于此，美國航空航天局原打算遲至2007年“國際空間站”建成之后，再考慮救生裝置的問題。然而，2003年2月1日，哥倫比亞號在返回時解體，再次引發(fā)安全救生的大討論。　　航天飛機在起降時最容易出事。挑戰(zhàn)者號航天飛機是發(fā)射時失敗的。哥倫比亞號航天飛機在返回前解體的。故障主要出現(xiàn)在動力裝置系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。其原因也是多方面的，如按其性質(zhì)來分大致有設計上的原因；生產(chǎn)過程中帶來的缺陷；元器件質(zhì)量不穩(wěn)定；環(huán)境的影響；操作失誤等。挑戰(zhàn)者號就是因為其右側(cè)固體火箭助推器上的裝配接頭和密封件因天氣較冷而失效，使固體推進劑燃燒的高溫燃氣通過破裂的密封圈泄漏出來，引起裝有液氧、液氫的外貯箱爆炸。　　航天飛機太復雜，稍有不慎就會全軍覆沒。例如，它里面有3500個重要的分系統(tǒng)和250萬個零部件，只要其中的1個分系統(tǒng)或零部件失靈，就可能導致重大事故。航天飛機就像1枚可以飛行的巨型炸彈，其2個固體火箭助推器可產(chǎn)生3×106千克的推力，每秒鐘要燃燒5噸的燃料；而它的3臺主發(fā)動機則產(chǎn)生5。4×105千克的推力，使用的是704噸容易揮發(fā)的液氫和液氧。所以，它是一個高度危險的隨時都可能爆炸的巨系統(tǒng)。　　那么，有沒有救生手段和措施呢？有，而且有關方案現(xiàn)有多種，但很不完善，因為其中不少處在研究和實驗中，沒有經(jīng)過實踐的檢驗以確定各自的有效性。現(xiàn)有的方法或設想是：　　航天飛機在發(fā)射塔架上和處于上升階段發(fā)射故障時，能通過應急脫離航天器的高速升降機及半自由下降和下滑鋼索來救生，還有個人彈射座椅以及配備專用的逃逸救生裝置。　　在軌運行時若出現(xiàn)危險，可利用航天飛機中的安全救生設備(如航天服等)，緊急時還可發(fā)射救生飛船或航天飛機把航天員接回來。此時，自救也很重要，因為航天飛機中都備有應急藥品和救生器材。　　具體的一種救援方案是：發(fā)射另一架航天飛機，利用個人營救裝置和載人機動裝置，把遇險的航天員救回。個人營救裝置是一個可容納一人的小型球狀體，未穿航天服的航天員可進入球體內(nèi)，拉上出入口拉鏈即被密封，充氣加壓后成為球狀，球內(nèi)備有必要的飲食和3小時呼吸用的氧氣，可以等待外界營救。　　在返回階段，目前尚無專用的系統(tǒng)援救航天員，主要靠備份系統(tǒng)來保證返回的安全。現(xiàn)有人提出采用類似飛機采用的彈射救生技術，但這種技術在航天器上尚未真正實現(xiàn)。蘇聯(lián)的暴風雪號航天飛機上采用了此項技術，但是其真正起作用的飛行高度有限，也不可能解決類似哥倫比亞號航天飛機這個高度上的救生問題。　　在下降著陸過程中遇險時，能靠彈射座椅和減速裝置救生。如果著陸后落入非預定地域時，可利用個人救生物品，如通信設備、口糧、水和自救裝備來等待救援。這時裝備給航天員的野營與救生工具最起作用。　　……　　當然，還是要以預防為主，因為不是所有能夠想到的故障都能有辦法解決。在載人航天中首先應盡可能采取措施使航天器不出現(xiàn)故障，即使出現(xiàn)故障也可以繼續(xù)工作(即“故障-工作”設計思想)。只有在出現(xiàn)不能正常工作的情況下，才采取保障航天員生命的措施。　　健全的安全文化是關鍵　　一般人以為，哥倫比亞號失事僅僅是航天飛機防熱瓦造成的,即它是一次技術事故。但空難事故調(diào)查委員會最終認為,它是由于技術、管理甚至文化等多方面原因造成的。　　2003年8月26日，哥倫比亞號空難事故調(diào)查委員會公布了這起空難原因的最終報告。　　報告中得出結(jié)論為：雖然現(xiàn)在的航天飛機并非一定不安全，但是近期需要改進許多機械裝置以使航天飛機更安全。此外，航空航天局的管理體系對于遠期管理航天飛機系統(tǒng)是不安全的，航空航天局沒有強大的安全慣例。哥倫比亞號重演了挑戰(zhàn)者號的悲劇，而其“責任人”是航空航天局、國會和白宮。航空航天局文化毀了哥倫比亞號，如果再不改弦更張，那么“悲劇將會重演”。　　報告指出，導致這架航天飛機解體的直接原因是：哥倫比亞號發(fā)射升空81。7秒后，外貯箱外表面脫落的一塊泡沫材料撞擊到航天飛機左翼前緣的防熱瓦而形成裂縫。當哥倫比亞號重返大氣層時，超高溫氣體從裂縫處進入機體，直接導致航天飛機解體。但是，報告毫不客氣地強調(diào)：“航空航天局的疏忽和那塊泡沫一樣致命！”　　報告認為：憑借哥倫比亞號現(xiàn)行的設計構(gòu)造，航天員們在事故發(fā)生時根本沒有可能幸存。而航空航天局沒有獨立的安全計劃，缺乏“高效安全文化”和有力的制衡機制，不善于學習和總結(jié)，從未表現(xiàn)出一個高科技機構(gòu)應當具備的特點。　　調(diào)查委員會稱，哥倫比亞號飛行期間，航空航天局的工程師就已經(jīng)知道其左翼在起飛過程中曾受到泡沫材料的撞擊，可能會產(chǎn)生嚴重后果，而且當時也有辦法補救，但這些情況并未引起有關人員的重視。這說明，造成哥倫比亞號解體并非技術原因，而是因為缺乏強有力的管理。航空航天局以為自己擁有強大的安全文化，這就是航空航天局最可怕的“盲點”。　　除了追究航空航天局的責任之外，調(diào)查報告還將美國國會和白宮也“數(shù)落”了一番。報告指出，10多年以來，航空航天局都在奇缺的預算中掙扎。另外，在過去10年中，航空航天局承受了“國際空間站”的壓力，在預算緊張的情況下，航空航天局不得不大量裁員。報告中寫道：“白宮、國會和航空航天局高層不斷施加壓力，要求減少或凍結(jié)航天飛機的操作費用。而最終導致的結(jié)果是，安全和技術支持被耽誤，航天飛機的構(gòu)造得不到及時改進。”　　另外，為了趕進度，航空航天局不惜一次又一次地冒險，就是在一次又一次的“僥幸心理”中，哥倫比亞號7位勇士的英靈永遠地留在了藍天……　　鏈接：這份報告對航空航天局的組織文化及其在這一事故中扮演的角色進行了猛烈的抨擊。報告稱：“導致這一事故的組織原因深深扎根于航天飛機項目的歷史和文化當中，包括發(fā)射時間壓力、資源方面的限制以及重點任務的先后次序不明確等。航空航天局的組織文化可以說對于導致這起事故的發(fā)生起到了與泡沫防熱瓦脫落相同的負面影響。”　　調(diào)查委員成員指出：“在挑戰(zhàn)者號航天飛機失事后，航空航天局似乎并沒有吸取教訓，在安全問題的態(tài)度上并沒有做出多大改進。”航空航天局一味追求航天飛機的發(fā)射進度，安全管理日益松懈，再加上受資金短缺問題困擾，最終導致哥倫比亞號帶著問題上天，不幸毀滅。如果這些長期、反復的缺陷得不到解決，下一次事故將是不可避免的。航空航天局在資金、日程安排和安全問題上出現(xiàn)了沖突。不幸的是，他們最終舍棄了安全。” 　　鏈接：報告主要的建議包括航天飛機應具備在軌檢查和修復能力、防范外貯箱泡沫脫落以及在美國偵察衛(wèi)星的幫助下對航天飛機進行更好的觀測等。　　新的建議還包括制定一個“與現(xiàn)有資源相一致的”航天飛機飛行時間表，創(chuàng)建一個獨立的技術工程機構(gòu)和單獨的安全機制等。報告也為航空航天局提出了一些更長期的目標，包括對航天飛機數(shù)百千米長的連接線纜進行檢查，以確保在未來10年航天飛機處于良好的工作狀態(tài)。　　在詳細分析了原因之后，航天飛機事故調(diào)查委員會初步建議：①重新設計燃料貯箱和貯箱的泡沫絕熱層，徹底消除泡沫脫落現(xiàn)象；②研究在軌調(diào)整航天飛機的相關技術，對在軌航天飛機進行檢查；③擴大航天飛機發(fā)射時地面對其拍攝和雷達探測的范圍；④改進熱防護系統(tǒng)，研究修復碳碳防熱瓦的方法；⑤在航天飛機及發(fā)射設施上安裝多臺攝像機，以便拍攝更多的發(fā)射圖片，尤其是拍攝夜晚發(fā)射圖片；⑥研究改變航天飛機返回時的軌道，盡可能使機翼前緣和防熱瓦的加熱溫度降低;⑦加強對航天飛機起飛墊的維護，盡量減小起飛墊上鋅涂層的磨損，以便進一步保護航天飛機脆弱的熱防護系統(tǒng)；⑧更新計算機軟件程序，以準確地預測出任何物體對飛行中的航天飛機的撞擊程度。……　　航天飛機事故調(diào)查委員會認為，航空航天局在經(jīng)過上述實施一系列改變之后，就可以恢復航天飛機的發(fā)射。航天飛機于2005年重新升空，但它的安全問題是否得到根本解決還需試目以待。 。