国际空间站上的载人飞船遇到重大故障,可能要报废。若这时ISS突然遭遇大故障,需要人员紧急撤离,7个宇航员该怎么办?中国天宫,有条件对国际空间站进行紧急救援吗?
(大量喷洒液体的联盟号载人飞船)
国际空间站上的俄罗斯联盟号飞船突然泄漏,哗哗喷射冷却液,怕是要报废。现在空间站上还有7名船员,很多人都在担心,若是ISS遇到突发情况,这些人该怎么撤离?唯一的邻居中国天宫,有条件对其进行救援吗?
【屋漏连阴雨,不是杞人忧天】
这个担心不算是多余的。ISS是1998年开始建设的,最初设计寿命只有十几年。退役时间历经数次推迟,现在要至少服役到2030年。
由于多次延期,80%的俄罗斯设备已经超期服役,这些年出现的各种事故十分频繁,包括多次空气泄漏、多次制氧机故障、电脑故障、太阳能板受损、燃料泄漏、电路老化等等。此前已经发生俄罗斯舱段失控的情况,一旦再次遭遇意外,国际空间站将无法继续服役,只能提前报废。
(ISS内部设备,是出了名的凌乱)
即便是ISS不出现故障,在恶劣的太空中,还是有无数可能发生的极端情况。比如微陨石或太空垃圾给空间站造成较大破坏。再比如太阳风暴突然爆发,1859年地球遭遇的太阳风暴,让赤道附近的加勒比地区都看到了极光,全球电报业务基本瘫痪。
空间站也确实都需要有紧急撤离计划,比如我国2021年,神舟13乘组就完成了空间站紧急撤离演练,模拟核心舱遭遇撞击,3名航天员需要紧急撤离。
那么ISS如果遭遇大危机,又碰上载人飞船故障的情况,航天员该怎么办?
【载人飞船,不止一艘】
ISS上其实常年停泊有数艘载人飞船。因为联盟号运载能力有限,一次只能运输3个人,对于一次空间站“远征”任务来说,一般任务组人数7-11人,因此需要发射多艘飞船往返数次,才能完成所有人员的轮换。
(2016年7月的国际空间站,能看到有2艘联盟载人飞船停靠,其余2艘是货船)
虽然目前联盟号飞船可能无法使用,但ISS近些年有了新外援,那就是太空叉公司的载人龙飞船,乘员数量达到7人。现在正好就有一艘“载人龙”停泊ISS,可以将全部7人安全送回地球。
(现在空间站上的飞船状态示意图,红色为故障飞船,蓝色为载人龙飞船)
【货运飞船,也能凑合使用】
如果事态进一步恶化,联盟号与载人龙飞船都无法使用呢?这种极端情况下,其实也还是有余地。
ISS上面还有几艘货运飞船,其中包括一艘“货运龙”。不同于俄罗斯和欧洲的一次性的货船,“货运龙飞船”具备可重复使用能力,意味着可以完成下行运输,能将空间站上的科研样品送回地球,紧急时刻,也勉强可以撤离人员,当然条件很简陋,也很危险,但总比什么都没有强。
(ISS上有4艘货运飞船,但只有货运龙飞船有返回能力,其他都会在大气层烧毁)
【中国天宫,有条件进行救援吗】
目前太空只有2个空间站,ISS和中国天宫,轨道高度都是400公里左右,可能很多人觉得,天宫与ISS真的成了邻居,往来会比较方便。但事实上,并非是这样。
天宫空间站倾角43度,国际空间站倾角52度,相差近10度,意味着两个空间站其实是交叉运转的,并不在一个平面上,双方之间的直线距离和相对速度,都是在不断变化的,并不是一个轨道上的两个物体。
(天宫与ISS轨道倾角差距之大一目了然)
既然不在一个轨道平面上,就带来了很多问题。
天宫空间站目前只有一艘神舟飞船停泊,返回舱乘员数量最多3人。好在神舟可以遥控飞行,轨道舱也能装人。但面对10度的倾角差,变轨需要消耗不少的燃料,神舟飞船的燃料量能否完成这个任务,还要研究。
(只有3个人能坐返回舱回到地球,其他人只能在轨漂泊或送往天宫)
而且即便是能前往救援,是分批运送?还是7个人挤在一个飞船里返回?超载的飞船,对控制和安全性有无影响,也都是个冒险和考验。
其次,10度的倾角差距,也让救援的时间窗口有些复杂。能否及时抵达ISS附近,也是个未知数,考虑到燃料消耗与对接成功率,可能需要等待一段时间,陷入危机的ISS能否等得起?
【未雨绸缪,有备无患】
虽然发生这些极端情况,是个小概率的事件,但随着太空开发和更多的空间站建立,也值得讨论和制定紧急方案。ISS遇到的问题,也让我们得到一些启发,是否可用一些其他应急逃生设备,为救援争取更多时间?比如逃生球或者单人返回充气护盾?
NASA曾设想研发单人救生球,用于航天飞机之间的转运,能维持航天员生存1小时。那么能否在这个基础上拓展成可维持一天或数天的设备,为救援留出时间?
我国也在研发充气护盾,那么能否可以利用这项技术,打造紧急逃生舱,作为备份方案?
(PRE救生球示意模型,主要目的是无太空服条件下快速转运,平时可折叠)
(充气式紧急逃生护盾设想)