航天飞机的应急救生

“哥伦比亚号”航天飞机的失事，再次引起人们对航天飞机应急救生的关注。航天飞机的应急救生有二种含义，一是航天飞机在各个飞行阶段出现致命性故障，能使航天员及时得到救护或迅速离开航天飞机和危险区，二是救护全过程的方式方法。

引起航天飞机故障的原因有以下几种：火箭推进系统及航天飞机本身的损伤；环境因素影响，如自然环境中的高低温、暴风雪、太空辐射、空间碎片的冲撞，飞行动力环境中的超重力、气流摩擦力、阻力、微重力和着陆冲击力等；航天飞机内环境的破坏，如舱内压力骤减、重度缺氧、有毒化工材料气味溢出、火灾等涉及人体生命保障系统中的故障；航天员或工控人员本身行为造成的，如操作失误、患病，如心脏病等。

由于上述原因，航天飞机在待飞阶段、上升阶段、太空飞行阶段、再入返回阶段和着陆阶段都有可能发生事故，航天飞机的应急救生就是围绕这几个阶段进行的。

１、待飞阶段：指航天员已进入竖立在发射塔上并已加注完毕燃料的航天飞机，只等点火起飞。

这一阶段的应急救生是指航天飞机因故障不能按时发射，必须将航天员快速撤离航天飞机到安全地域。其方式有快速打开舱门，由舱门伸出一个逃生杆，航天员可沿杆从舱门滑降到地面；利用发射塔的升降系统快速撤离；还可以使用发射场特设的应急逃生滑篮及绳索系统逃生。美国在航天飞机发射场装备有５个双人逃生滑篮。绳索长３６５米，滑篮以每小时８８公里的速度快速滑降，据称在２分钟内可将航天员和发射塔上的工作人员撤离。

美国航天飞机在已进行的１００余次飞行发射中，不能按期发射的次数约有三分之一，原因是多方面的，既有人为和环境因素的影响，又有事故性的。如１９９４年９月３０日航天飞机第６５次飞行（“奋进号”航天飞机的第９次飞行），原定８月１８日发射，在进入点火倒计时１．９秒时，轨道器计算机检测出一台发动机涡轮泵的温度过高，不得不紧急关闭所有３台主发动机，发射被迫停止。航天员受惊一场，快速撤离了航天飞机，“奋进号”也被运回装配大楼。在更换了３台主发动机后，“奋进号”推迟到９月３０日才发射。１９９９年７月２３日“哥伦比亚号”航天飞机的第２６次飞行，也险些在发射台上酿成事故。按计划在７月２０日凌晨发射，进入点火倒计时３．５秒，工控人员发现发动机箱氢气含量过高，便立即停止倒计时，工作人员大喊快停、快停，可见现场的紧张程度。航天员被迫撤离航天飞机。２天后，由于受到暴风雪的袭击，再次终止发射状态，直到７月２３日才发射成功。２００２年１１月２３日，“奋进号”航天飞机因为机舱内燃料泄漏和航天员身体不适，导致发射时间一拖再拖，航天员几次离开航天飞机。

２、上升阶段：指航天飞机点火发射到进入轨道以前的阶段。

此阶段是事故多发期和危险期。美国航天航天局考虑的应急救生方案和措施也比较周全。如“哥伦比亚号”航天飞机前４次飞行，航天员都备有弹射座椅等救生设备，如果遇到紧急情况可供在低空跳伞之用。特别是１９８６年“挑战者号”航天飞机失事后，又搞出一套整机救生方案，即在加强整机可靠性的基础上，设计出４种救生模式。

第一种模式：当航天飞机上升飞行约２分钟，达到４５～５０公里高度，固体火箭助推器已与轨道器分离。此时如发生事故，关闭轨道器主发动机，抛掉外挂燃料贮箱，用２２分钟时间滑翔返回原发射场。第二种模式：当航天飞机上升飞行约８分钟，在与外挂燃料贮箱分离后发生故障，关闭轨道器主发动机，用３５分钟时间飞越大西洋，在太平洋区域（如澳大利亚）寻找着陆点着陆。第三种模式：当航天飞机上升到１０９公里左右发生事故，轨道器可用１０７分钟时间在亚轨道飞行一圈，在美国本土寻找着陆点着陆。第四种模式：当航天飞机上升到１８５公里，主发动机全部发生故障，航天飞机可使用其他动力装置或备份组件加速入轨，在低轨道飞行１～３圈后，在美国本土或澳大利亚寻找机场着陆。需要强调的是，以上４种航天飞机整机救生模式是在航天飞机轨道器无损，航天员无恙的基础上设计的。如果像１９８６年１月２８日“挑战者号”航天飞机在起飞７０多秒就瞬间爆炸了，再好的模式和方法也无济于事。

３、轨道飞行阶段

航天飞机在轨道飞行阶段发生故障，救生的最好办法是中止飞行，快速返回地面。如果因为发动机等系统故障不能返回地面或者宇航员的健康虽然受到损伤还不至于立即返回时，在太空也有一些救生措施，前提是驾驶舱和生活舱的生命保障系统保持完好，能够维持一周的生存。其救生方法是发射一艘救生飞船把人员接回来。其它待援措施有：被救人员快速进入备用的救生舱、救生球或者利用航天飞机上的自救互救设备使航天员转危为安。还有一种称为太空逃逸系统的救生方案，类似于航天员的太空行走，但维持时间不能过长。由于航天飞机的整体可靠性好，自有史飞行以来还没有因为在轨道飞行阶段发生严重事故而立即返回的记录，只是有几次提前返回和小型救治活动。１９８２年１１月“哥伦比亚号”航天飞机的第二次飞行，由于一号燃料电池温度过高、功能失常，提前３天返航。１９８５年５月“挑战者号”航天飞机第７次飞行，一台主发动机发生故障，迫使航天飞机降低轨道高度，改变了原飞行计划。１９９１年６月“哥伦比亚号”航天飞机的第１１次飞行，因为动力系统出现故障，释放出甲醛、氨气等有害气体，导致航天员出现鼻粘膜发炎、头痛、恶心等症状，经处理后航天员的健康得到恢复。１９９３年１月“奋进号”航天飞机的第３次飞行，由于废物收集系统发生故障，驾驶舱有害气体浓度过高，特别是气体的怪异气味影响了航天员的健康和工作。经过及时处理，驾驶舱恢复了正常环境，航天飞机仍按计划飞行后返回。这种“带病”的飞行是一种危险现象，它意味着大的事故随时有可能发生。“哥伦比亚号”航天飞机的最后三次“带病”飞行就证明了这一点：１９９９年７月第２６次飞行的“病症”是“电路短路和发动机喷嘴泄漏燃料”，２００２年３月第２７次飞行的“病症”是“一套冷却系统失灵”，２００３年１月第２８次飞行失事的初步诊断是“左侧机翼被外挂燃料贮箱脱落物击中”，虽然美国航空航天局一再宣称，航天飞机在太空飞行中并没有不良信号传下来，但最后还是在再入返回时解体。

４、再入返回阶段：是指航天飞机再入大气层到着陆前的阶段。

这一阶段同样是事故多发期和危险期。在此阶段的高空再入时发生事故，其有效救生措施尚缺乏。虽然美国航空航天局也设想了一些救生措施，如牵引出救生舱和带有供氧气装置的“座椅”等，但由于气流环境、技术复杂和装备笨重等原因，如装备到航天飞机上既增加了负荷又增加了一些不安全因素，因而未能采用，最终还是要在整机安全可靠性上“打主意、想办法”，如增加设备备份和减少故障等。这次“哥伦比亚号”航天飞机在再入时解体，说明其整体性能还不够可靠，尚待加强。

在此阶段的低空救生方面，美国在“挑战者号”航天飞机失事后研制出一种称为“伸缩杆或滑杆式救生系统”，作为航天飞机在上升或返回段６１００米左右低空遇险时救生使用。这种救生杆由两节直径７．６２厘米的不锈钢弹簧弯管组成，杆的尾部呈半径５米的圆弧，长为２．９５米，重约１０８公斤，比较容易安装。据称，它能在２分钟内将８名航天员从航天飞机上救出来。其救生程序是：首先打开航天飞机的排气阀，使舱内压力与外界相等；在６６００米高度，用一种高溶化技术将侧面舱口盖抛掉，救生杆以向下４５度和向后１５度的方向伸出舱口。航天飞机的飞行高度达到６１００米，飞行速度为每小时３５０公里，是航天员离开航天飞机的最佳时机。因为航天飞机速度过大，人体会受到强大气流的干扰，导致航天员无法离开机舱或受伤。这时的航天员身穿“部分加压服”，背负含有供氧装置、无线电信标、小型救生筏、救生食品、自卫武器、联络信号器和着陆后自救和互救用品的救生包，一个接一个地将身上的保险索挂在救生杆上，团身从舱口跳出来，沿着救生杆滑到一定距离，在不会与航天飞机碰撞的情况下松开绳索。５秒钟后，降落伞打开，随后，航天员降落到地面或水面上。据称，这种救生方法曾在Ｃ－１４１飞机上进行过６０多次试验，其效果还不错。

５、着陆后阶段：航天飞机落地或航天员离机逃生后的生存与救援。

这一阶段的救生与航空救生一致。生存是指航天员离机逃生回到地面以后，营救人员还未到达以前，靠自救能力战胜海上、沙漠、热带丛林、山地森林和寒冷地区等自然环境，以维持生命。营救是指航天员返回后，地面营救人员及时、准确地赶到着陆点，采取一切手段对航天员实施营救的过程。营救工具主要有救援飞机、打捞船、医疗救护车和检验设备等。

纵观航天飞机的历次飞行，在这一阶段还没有发生航天员返回地面等待营救的先例。航天飞机着陆只有一次是有惊无险。１９８５年４月“发现号”航天飞机返回地面时，只听到一声巨响，使在场的所有人大吃一惊，原来是一个起落架轮胎发生了爆炸。

随着现代科学技术的发展，通信技术日趋完善，世界各国为配合航空、航海、航天救生，大力发展国际救援卫星系统。上世纪９０年代初推出了ＡＲＧＯ卫星通信和数据传输系统、Ａｒｇｏｓ系统和多国研制的“科斯帕斯－萨尔萨特”国际卫星搜救系统等。这些卫星搜救系统均由卫星设备、地面站和无线电信标机等三部分组成。它们把搜救范围扩大到地球任何一个地区，有的搜救系统的定位定向精度达到２～３公里，无线电信标机经改进后仅重０．８公斤。有了国际卫星搜救系统，对航天员落地后的营救提供了先进的联络与救援手段。

责任编辑：兆 然