文|經緯創投
現實版星際救援大片正在上演。
當宇航員布奇·威爾莫爾(Butch Wilmore)和蘇尼·威廉姆斯(Suni Williams)從佛羅里達州的卡納維拉爾角太空基地升空時,他們認為自己很快會回到地球,并度過一個舒服的假期。但誰也沒想到,一個短差變成了太空囧旅。
6月5日,美國波音公司“星際客機”飛船發射升空,并于次日成功飛抵國際空間站,這是“星際客機”飛船首次載人試飛。飛船原定6月14日脫離太空站返回地球,但由于出現推進器故障和氦氣泄漏等問題,返航時間一再推遲。
最新消息顯示,飛船和宇航員將分批返回地球。“星際客機”宇航員定于明年乘“龍”飛船返回地球,而星際客機將于9月6日“空載”通過降落傘降落。但這一切都存在著各種變數。近日,獵鷹 9 號執行任務過程中,火箭第一級降落在回收船上后爆燃和傾倒,落入海中。雖然“獵鷹9”號火箭年內第二次遭停飛又在極短時間內完成復飛,但仍為后續載人飛行活動的擔憂。
如今,被困空間站的宇航員威爾莫爾和威廉姆斯的返回計劃有了著落。但二人未來8個月的空間站生活如何安排?這次不算完美的載人飛行,暴露了哪些問題?歷史上,有哪些國家的宇航員有過滯留太空的情況?以下,Enjoy:
1、帶病出征的“星際客機”與波音之困
2011年美國航天飛機退役后,波音公司和太空探索技術公司于2014年從NASA獲得載人飛船項目合同,分別建造“星際客機”載人飛船和載人版“龍”飛船,向國際空間站運送美國宇航員。可是,星際客機一出生就命運多舛。
“星際客機”首次試飛原定是2017年,結果推遲了2年。2019年12月20日,“星際客機”搭載“宇宙神-5”運載火箭完成首飛,卻未能進入預定軌道。調查結果顯示,機載時鐘設置有誤,導致飛船未能在正確的時間段內點火。
由于這次試飛沒能到達國際空間站,美國宇航局要求在沒有任何宇航員的情況下進行第二次試飛。可是,“星際客機”在 2022 年再次發射時,第一次任務因為推進器故障而取消,第二次任務,Starliner 上的兩個推進器未能按預期發射,但好在它成功地切換到備用推進器并與空間站對接。
接下來的載人飛行任務更是一再推遲。原定2023年上半年,“星際客機”載人前往國際空間站,結果延遲到2023年下半年,接著延遲至2024年。
臨近發射取消任務的情況也時常發生。5月6日,在“星際客機”發射前兩小時,兩名宇航員已經進入飛船做好準備,卻被通知取消發射任務。那次取消發射的原因是搭載“星際客機”的“宇宙神5”型火箭出現閥門故障。NASA說,在對發射數據進行徹底檢查后,研制火箭的美國聯合發射聯盟公司決定替換火箭上部液氧艙的一個壓力控制閥門。
6月1日,在“星際客機”發射前3分50秒左右,NASA宣布由于發現一個計算機機箱內的地面電源存在問題,故而取消發射。
6月5日,“星際客機”載著宇航員威爾莫爾和威廉姆斯奔向太空,但這次發射也談不上順利。在“星際客機”發射之前,任務小組已經檢測到氦氣泄露,但認為它的威脅不足以放棄起飛。任務小組的人表示,美國宇航局和波音公司一直強調,這次任務是一次試飛,旨在收集數據以提高Starliner在未來任務中的性能。
結果,“星際客機”在接近國際空間站時,5臺姿態控制發動機失效,導致遲遲無法和空間站對接。同時,飛船上搭載的氦氣也出現了泄漏。氦氣通常被用于給液態燃料加壓,使燃料維持在一定壓力下噴入燃燒室進行反應,從而推動飛船。
波音公司的 Starliner 飛船 對接在 Harmony 模塊的前端口 來源:NASA
隨后,兩位宇航員切換成手動操縱模式,成功穩住飛船穩住。最后,NASA和波音技術人員遠程指導宇航員,將5個發動機重啟了4個,才得以成功與空間站對接。這一系列事故讓原本計劃停靠國際空間站的八天任務被大幅推遲,而后續的技術評估也未能給出明確的解決方案,返航計劃被“無限期延遲”。
按照美航天局公布的最新計劃,這兩名宇航員將在國際空間站工作至明年2月。屆時他們將搭乘“龍”飛船返回地球。“龍”飛船定于不早于9月24日發射,搭載的宇航員人數將從最初計劃的4人減至兩人,以便給兩名滯留宇航員留出位置。
雖然,兩位宇航員返航看似有了著落,但二人的太空之旅依舊充滿了波折。
2、波音宇航員無限延長的太空差旅,有多少?
從出差8天延長到8個月,星際客機兩位宇航員經歷了太空版的“人在囧途”。
二位宇航員的太空旅居可能沒有想象中舒適。美國航天員曾形象地描述國際空間站為一個“糟糕可怕的合租房子”。在這個“房子”里,航天員幾乎不能擁有一個安穩的睡眠。
據《時代》雜志的太空和科學編輯Jeffrey Kluger稱,Wilmore在空間站的生活十分艱苦。國際空間站只有6個私人睡眠區,每個睡眠區配備一個睡袋,一個存放物品的區域以及兩臺固定在墻上的筆記本電腦。而波音兩位航天員原本只是臨時借宿在空間站,如今卻要在簡易睡眠艙度過長達8個月的艱苦生活。
由于事發突然,Wilmore和Williams沒有攜帶足量的衣物以供更換。好在,不久前有一輛補給車抵達了空間站,為兩人運送了3噸急需的物資,如水果、蔬菜以及新衣服。
可是,兩位宇航員無奈滯留在太空期間,也會產生不少費用。按照規定,除了俄羅斯航天局和NASA規定的宇航員外,其他宇航員進入國際空間站是要收費。
2019年,NASA在官方網站上給出了收費標準:每人每天費用為3.5萬美元,其中11,250 美元是空間站的生命支持系統和廁所的費用,食物、航空和醫療用品在內的機組人員用品每天的費用為 22,500 美元,總共合計為3.5萬美元。如果兩位宇航員在國際空間站待至明年,那將產生超過1500萬美元的費用,這筆錢顯然不會由NASA支付,只能由波音公司承擔。
此外,波音飛船還需要交“停靠費”。飛船對接空間站還需要用到電力、通信和氣液等方面的支持,這些都是要額外付費的。
根據2019年6月公布的原始定價政策,對于私人航天飛行任務,將會收取520萬美元的任務機時費和480萬美元的任務規劃及基礎服務費。如果要使用NASA貨運飛船,每人每天收取運輸費(上下行設備等)8.8~16.4萬美元。
可是,波音兩位航天員想要乘坐龍飛船返回地球,也沒有想象中容易。
國際空間站可以停泊美國飛船的對接口只有兩個,一個被故障的波音“星際客機”飛船占用了,另一個則是貨運飛船。如果需要發射龍飛船上去救援,就大概率要讓星際客機離開空間站騰出位置。
8月30日,NASA宣布如果天氣良好且沒有出現技術問題,波音公司的星際客機(Starliner)將于美國東部時間 9 月 6 日下午 6:04從國際空間站(ISS)脫離,并在 6 小時后在新墨西哥州的白沙太空港(White Sands Space Harbor)通過降落傘降落。
但星際客機已經處于帶病狀態,除了氦氣泄漏和發動機故障的問題,發動機管道的防腐處理也出現了問題。如果星際客機脫離空間站并啟動發動機,此時發動機管道出現問題,飛船就有爆炸的風險。
資料顯示,星際客機飛船采用串聯雙艙構型,由乘員艙和服務艙構成,其中乘員艙理論上可以重復使用10次。如果爆炸,這意味著波音多年來巨資研發“星際客機”化為灰燼,損失十分慘重。
相比于這些費用,波音的麻煩遠遠不止這些。波音7月財報顯示,“星際客機”載人試飛延遲和推進器故障等問題讓波音新增虧損1.25億美元。彭博社稱,波音眼下財務吃緊,今年預計要消耗至少50億美元現金,星際客機似乎已不太可能讓其盈利。
波音頭疼的事情接踵而至。全世界都知道波音斥巨資并花費數年的心血是一個殘次品,這讓他們一直以來的努力都淪為了笑話。如今,員工們認為這將導致波音公司士氣低落,影響公司在航天領域的聲譽。
3、宇航員的地外家園,人類空間站如何進化?
外太空并不是世外桃源,有著強烈的宇宙輻射、紫外線,是一個極其危險的環境。因此,空間站則是宇航員在太空中臨時的家,也是航天員在太空停留和工作的場所。
那么,人類歷史上到底有過多少空間站?
1.禮炮1號
1971年,禮炮1號作為人類歷史上首個空間站成功發射升空,但不幸的是3名航天員于1971年乘禮炮1號上的聯盟號飛船返回過程中,由于返回艙上平衡閥異常打開造成返回艙失壓,導致3名航天員全部死亡。
2.天空實驗室號空間站
1973年,美國發射了天空實驗室號空間站,由軌道艙、過渡艙、多用途對接艙、太陽望遠鏡以及阿波羅飛船五部分構成,是美國首個空間站。
之后NASA發射了3艘阿波羅飛船,將9名宇航員送入空間站。這個空間站在軌期間,共進行了270多項科研實驗,拍下18萬張太陽活動圖像、4萬多張地球觀測圖像,還拍攝到一顆新的彗星——科豪特克彗星。此外,NASA還進行了微重力人體生理學實驗、材料加工實驗。1979年7月11日,天空實驗室在澳大利亞西部上空再入燒毀,宣告正式退役。
3.和平號空間站
1989年,蘇聯發射了和平號空間站的核心艙,并在接下來的10年間不斷運送新的模塊在空間組裝。1996年,6個模塊組成的和平號空間站終于建成,是人類首個可長期居住的空間研究中心,同時也是首個第三代空間站。
在軌期間,共有31艘聯盟號載人飛船、62艘進步號貨運飛船、三架美國航天飛機共計11次與和平號對接,宇航員在和平號艙外進行78次太空行走,艙外行走時間長達359小時12分鐘。先后有28批長期宇航員、16批短期宇航員,共有12個國家、135名宇航員進駐過和平號,總計進行了1.65萬次科學實驗。200年,它被廢棄后,最終墜入大氣層中燒毀。
4.兩個在軌空間站
中國首個空間站——天宮空間站
天宮空間站,是中國從2021年開始建設的一個模塊化空間站系統,為人類自1986年的和平號空間站及1998年的國際空間站后所建造的第三座大型在軌空間實驗平臺,基本構型由天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙三個艙段組成。此外還有一個巡天光學艙與空間站共軌飛行,必要時可與空間站對接。
2021年6月17日,神舟十二號載人飛船順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空,并進駐天和核心艙,這是中國人首次進入自己的空間站。
2021年10月,搭載航天員翟志剛、王亞平、葉光富的神舟十三號載人飛船順利與空間站天和核心艙節點艙的徑向交會對接。這次是中國首次與三艙組合體自主快速徑向交會對接,首次長期在軌停靠6個月,實現4個載人航天器形成組合體長期在軌飛行。
2022年6月5日,神舟十四號乘組出征太空,陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航天員順利進駐中國空間站。神舟十四號飛行任務是我國空間站建造階段第一次載人飛行任務,任務期間將全面完成以天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙為基本構型的天宮空間站建造,建成國家太空實驗室。
自此以后,中國空間站先后迎來神舟十五號、神舟十六號、神舟十七號、神舟十八號,進入常態化運營階段。其中,神舟十八號任務中,葉光富有望成為我國在太空飛行時間最長的航天員。
國際空間站
國際空間站自1998年正式建站,于2010年完成建造并開始全面使用,是目前在軌運行最大的空間平臺。它是一個擁有現代化科研設備,可開展大規模、多學科基礎和應用科學研究的空間實驗室。它的規模大約有423噸,由美國、俄羅斯、加拿大、日本等16國聯合,先后經歷12年建造完成。
國際空間站結構分解圖 圖源:NASA
從2000開始運行,第一批常駐機組是美國宇航員比爾·謝潑德和俄羅斯宇航員謝爾蓋·克里卡列夫、尤里·吉登科。此后這20年,各國宇航員們輪班在太空中值守,據統計,這些年,共有來自19個國家的241名宇航員在這里工作過。
4、歷史中遺落在太空的宇航員們
探索外星文明是一個孤獨的路程。宇航員在狹小的空間站,望著廣袤無垠的黑暗宇宙,聽著耳機中傳來沒有生命的噪聲,在孤獨中完成自己的任務和使命。當他們被遺落在天空中,將會多么無助?
史上最倒霉的宇航員:被國家遺忘在太空中?
前蘇聯宇航員謝爾蓋·康斯坦丁諾維奇·克里卡列夫是目前世界上在太空累計停留時間最長的人之一,他一共在太空待了803天9小時39分鐘。
1958年8月,謝爾蓋·康斯坦丁諾維奇·克里卡列夫出生在列寧格勒的一個軍人家庭,自幼熱愛運動,擁有過硬的身體素質和頑強剛毅的性格。心懷著航天夢的謝爾蓋憑借專業知識和自己的努力,成為了蘇聯航天局的一名航天員。
1988年,他以隨航工程師的身份成為“聯盟TM-7號”飛船機組的年輕宇航員之一,完成空間站消除潛在故障,檢測技術狀態以及開展一系列試驗。在太空的停留時間超過151天。因這次飛行航天員被授予“蘇聯英雄”的稱號。
1991年,謝爾蓋作為“和平號”空間站第9考察隊的成員開始第二次太空之旅,但卻出現了意外。在克里卡列夫升入太空僅僅半年的時間里,蘇聯宣布解體,還是蘇聯人的克里卡列夫被遺忘在天空中。
在這期間,謝爾蓋曾長時間聯系不上聯系地面指揮中心。無奈,謝爾蓋留守在和平號空間站,開啟了漫長而又孤獨的太空生活。但他并沒有消極應對,而是每天鍛煉身體、做實驗,并靠著自己的記憶維護空間站。
重新和地面上的指揮部取得聯系后,謝爾蓋得知自己國家解散了,并被俄羅斯航天局告知:資金短缺,無法接他回來。
最后,德國買下了前蘇聯留下來的和平號空間站,謝爾蓋才得以結束滯留了311天的太空漂泊之旅。1992年3月17日,謝爾蓋乘坐聯盟TM-13號飛船順利返回地球,轟動了整個世界。其中有一份報道這樣描述他下來時的樣子:“臉色蒼白,汗流浹背”,像“一塊濕面團”。
回來之后,謝爾蓋并未放棄航天事業,成為唯一一個完成六次太空飛行的俄羅斯人,還被授予蘇聯英雄和俄羅斯聯邦英雄稱號。
被迫出差1年的太空之旅
2022年9月,美國宇航員弗蘭克·盧比奧、俄羅斯宇航員謝爾蓋·普羅科皮耶夫和德米特里·佩特林抵達國際空間站,任務期原定180天左右,但俄羅斯聯盟號飛船在停靠在國際空間站的時候,出現了散熱器發生泄漏,以至于這一艘飛船的所有冷卻劑都飄入太空。
據美聯社報道,俄羅斯工程師懷疑,飛船散熱器發生泄漏的原因是一塊太空垃圾刺穿了散熱器。為了安全著想,飛船沒有接回三位宇航員,空著返回了地球。
于是,三位宇航員被迫在太空中駐留了371天。其中,盧比奧成為首位在國際空間站停留時間超過一年的美國宇航員,超過了另一名美國宇航員馬克·范德·海2022年3月創造的355天紀錄。
2023年9月27日,俄羅斯派出一艘替代的聯盟號飛船,載著一名美國宇航員、兩名俄羅斯宇航員降落在哈薩克斯坦,結束了這三名宇航員被迫延長至一年的太空之行。俄羅斯媒體稱,這次太空任務是國際空間站上時間最長的一次任務,也是人類太空史上第三長的太空任務。在此之前,俄羅斯宇航員瓦列里·波利亞科夫和謝爾蓋·阿夫杰耶夫在和平號空間站上分別待了437天和379天。
想象中的太空旅行,體驗零重力的同時欣賞著浩瀚宇宙的璀璨星光。可是,人類能夠自由暢游太空之前,少不了一批敢于探索星空的勇者。他們經歷嚴格的選拔與刻苦的訓練,以最好的狀態奔向星辰大海,是跨越太空歲月的航空英雄。
對于暫時無法回家的宇航員來說,頭頂浩瀚星空,卻要在茫茫宇宙中尋找生路,每個決定都有可能引向不同終點。在突發意外中尋找生機,在失敗的無助中發現希望,他們的精神值得我們參悟和學習。
References:
1.Explore:NASA Decides to Bring Starliner Spacecraft Back to Earth Without Crew
2.環球時報:波音飛船“回家”之路有多難
3.新京報:中國空間站開啟長期有人駐留時代
4.環球科學貓:如是中國,2位宇航員早接回,波音飛船不敢回,NASA:龍飛船延遲
5.紅星新聞:宇航員滯留太空近兩月未歸,波音“星際客機”瀕臨失敗,新任CEO面臨艱巨任務
6.酷玩實驗室:星際救援背后的宮斗大戲,NASA為啥不愿求助馬斯克?