载人航天安全与救生手段 _航天

载人航天屡发安全事故
自1961年人类进入太空以来，威胁宇航员健康与生命安全的重大事故已发生过数十起，共有22名宇航员献出了宝贵的生命（其中有4人是在地面训练和试验时丧生的）。这22人中美国占了17人。除了2月1日哥伦比亚号航天飞机失事造成7名宇航员遇难外，导致其他15名宇航员遇难的几次重大事故分别为：
（1）1961年3月23日，被确定为前苏联首航太空的宇航员的邦达连科在充满纯氧的舱室里进行紧张的训练。休息时，他用酒精擦完身上固定过传感器的部位后，随手将酒精棉扔到了一块电极板上。结果舱内燃起大火，他被严重烧伤，10小时后死亡。他是人类载人航天活动中第一个遇难的宇航员。
（2）1967年1月27日，阿波罗载人登月飞船在美国肯尼迪航天中心进行地面联合模拟飞行试验时，飞船指令舱意外起火，几十秒内3名宇航员就被烧死在舱内。这3名宇航员是弗吉尔·格里索姆上校、爱德华·怀特中校和罗杰·查菲少校。
（3）1967年4月23日，前苏联宇航员科马罗夫上校乘坐联盟1号飞船进入太空后，飞船屡次出现故障，几经努力难以修复。在返回地面过程中，飞船降落伞又出意外，无法打开，致使飞船以每秒100多米的速度冲向地面。科马罗夫当场被摔死。
（4）1971年6月30日，前苏联联盟11号飞船顺利完成各项任务后，在再入大气层前实施返回舱与轨道舱分离时，连接两舱的分离插头分离后，返回舱压力阀门被震开，密封性能被破坏，返回舱内空气泄漏，舱内迅速减压，致使3名宇航员因急性缺氧和体液沸腾而死亡。
（5）1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机第10次飞行时，在升空后73秒后因右侧助推火箭密封装置出现问题，造成航天飞机爆炸， 7名宇航员当场遇难。
另外，还有几次严重事故险些造成人员伤亡。例如美国水星1号飞船返回时未能落入预定水域，使营救人员寻找了近3个小时才把宇航员救回；前苏联上升2号飞船返回时落在茫茫的雪地里，营救人员花了4个多小时才找到并救回；前苏联联盟T10号飞船在发射后1分多钟时，火箭爆炸起火，船内宇航员启用逃逸装置弹离事故现场才获救；美国阿波罗13号飞船在奔月途中，服务舱内氧贮箱爆炸，直接威胁到宇航员生命安全，后经过天上和地面联合抢救才得以安全返回。哥伦比亚号航天飞机1981年11月在太空飞行时，其燃料电池发生了故障，舱内温度升高，功能失常，威胁到宇航员安全，结果不得不中止飞行，提前返回地面。和平号空间站内还曾因制氧装置故障而引发火灾，但很快被扑灭。
救生手段和措施
载人航天由于有人的参与，宇航员安全就成了首要问题。除着力提高可靠性外，载人航天系统在设计上还要考虑出现重大故障时宇航员如何逃逸救生，以防患于未然。那么宇航员在太空遇险时，都有哪些救生手段和措施呢?航天专家们为宇航员的安全采取了很多措施，在航天过程中的各个阶段都有救生手段。综合起来，目前可以应用在载人航天系统上的救援方法主要有：
（1）在上升段配备专用的逃逸救生装置，如阿波罗和联盟TM采用的逃逸塔系统。逃逸塔仅用在大气层内飞行时。
（2）中止飞行任务，利用可再入飞行器进行应急再入返回。如美国航天飞机在上升段以及阿波罗和联盟号在大气层外飞行时都有这种能力。
（3）轨道运行段基本上采用应急返回技术，提前结束飞行任务返回地面。不同的故障采用的返回方式不同。
（4）在返回阶段，目前尚无专用的系统援救宇航员，主要靠备份系统来保证返回的安全。但是有些系统是无法备份的，如结构系统。
（5）采用类似飞机采用的弹射救生技术，但这种技术在航天器上尚未真正实现。前苏联的暴风雪号上采用了此项技术，但是其真正起作用的飞行高度有限，也不可能解决哥伦比亚号航天飞机这个高度上的救生问题。
具体来说，航天器在发射塔架上和处于上升阶段时，有应急脱离航天器的高速升降机及半自由下降和下滑钢索，还有个人弹射座椅等。航天器已点火上升时，若发生事故则可用逃逸塔逃生。轨道飞行阶段的救生设备及手段有是利用航天器中的安全救生设备（如航天服等），在紧急时可发射救生飞船把宇航员接回来。此时，自救和互救也很重要，因为载人航天器中都备有应急药品和救生器材。航天器在下降着陆过程中遇险时，能靠弹射座椅和减速装置救生。如果着陆后落入非预定地域时，可利用个人救生物品，如通信设备、口粮、水和自救互救装备来等待救援。这时装备给宇航员的野营与救生装具最起作用。
阿波罗13号：成功救生的范例
最典型的救生成功的例子是美国阿波罗13号登月飞船起死回生。这艘飞船原本是去登月的，但在半途中飞船服务舱氧贮箱发生爆炸，使宇航员处在危难之中，后经过千辛万苦才返回地面。所以，有人说它是一次失败的成功，也是一次成功的失败。这次航天救生成功，至今在世界各国仍传为佳话。美国已把这个事情拍成电影。
1970年4月11日，阿波罗13号从肯尼迪航天中心顺利升空。船中有美国宇航员洛弗尔、斯韦格特和海斯3人。在围绕地球轨道飞行后，他们顺利地朝月球方向飞去，但在离地球大约30万公里的奔月途中，飞船服务舱2号氧贮箱突然发生爆炸，把服务舱炸开一个大口子，氧气全跑光了，指令舱内的压力也随之急剧下降，电气和水的供应均被停止，宇航员生命受到严重威胁。地面指挥系统得知这一消息后，立即组织与太空中的宇航员一起研究对策。飞船上备有两套生命保障系统，服务舱和登月舱各有一套。但飞行中一般是不许使用登月舱中的生保系统的。然而，因为当时非常紧急，所以船上3名宇航员在地面指挥系统的配合下，开始利用登月舱来维持生命。由于登月舱只有两个人的位置，故只好让一名宇航员躺在过渡段中。此举使他们暂时保全了性命，但如何安全返回地球又成了当务之急。美国休斯敦飞行控制中心和肯尼迪发射指挥中心经过12小时的紧张模拟、计算和分析后做出决策：借助月球引力继续向月球飞行，待飞到月球背面时，再启动登月舱发动机进入返回地球的轨道。经过地面指挥中心与天上宇航员的共同努力，宇航员克服了饥饿、寒冷和少电等许多困难，终于在第6天乘飞船飞上返回地球的轨道。再入大气层之前，飞船甩掉了服务舱，3名宇航员再次进入指令舱。指令舱在与登月舱分离后返回地球表面，落入太平洋水域。事后经分析才知，服务舱的故障是由其上两个恒温器上的开关不合格造成的。
要知道，不是所有的航天灾难我们都可以想象得到，而且不是所有能够想到的故障我们都能有办法解决。在载人航天中我们首先应尽可能采取措施使飞行器不出现故障，即使出现故障也可以继续工作（即“故障-工作”设计思想），也就是说要提高飞行器的可靠性。只有在出现不能正常工作的情况下，我们才采取保障宇航员生命的措施。但是这些措施解决问题的能力是有限的，不可能解决所有的问题。这次哥伦比亚号出现的问题，在事故发生前的一刻是不可能有解决措施的。最有效的方法是通过细致的工作保证飞行器不出问题。
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