火箭发射失败,俄罗斯宇航员顺利太空逃生,来看看载人火箭的逃逸系统有多神奇2018-10-12来源 : 信息快讯网
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火箭发射失败,俄罗斯宇航员顺利太空逃生,来看看载人火箭的逃逸系统有多神奇-信息快讯网

众所周知,载人航天是一项危险系数极高的活动,稍有不慎,巨额投资打了水漂不说,宇航员也可能因此牺牲。昨天,俄罗斯就发生了这样惊险的一幕,好在最后是有惊无险!

据俄罗斯航天集团发布的消息,莫斯科时间当天11时40分,载有宇航员的“联盟 MS-10”飞船由“联盟-FG”型运载火箭从哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射升空。

美国的尼克·哈格尔(Nick Hague)和俄罗斯的阿列克谢·奥奇宁(Alexey Ovchinin)两名航天员按照原计划将乘坐该飞船前往国际空间站,在那里工作和生活约6个月。

起飞约119秒后,火箭第一级分离,意外发生了,飞船内亮起了红灯警报。火箭内部装载了大量燃料,随时可能爆炸,情况万分危急。

与此同时,电脑接管了系统,飞船的逃逸系统随即启动,紧接着飞船引擎自动点火,成功带着宇航员从火箭中逃离。

火箭发射失败,俄罗斯宇航员顺利太空逃生,来看看载人火箭的逃逸系统有多神奇-信息快讯网

▲图片来自:视觉中国

经过片刻的自由落体后,降落伞自动打开,半个多小时后,飞船落在了距哈萨克斯坦中部城市杰兹卡兹甘约20公里处的草原上。

目前,俄救援人员已找到紧急着陆的两名宇航员,幸运的是,哈格尔和奥奇宁两人安然无恙。

他们随后被送往医院作进一步检查,目前情况正常。 

俄航天集团总裁罗戈津表示,飞船的紧急逃生系统表现出色,俄将成立国家调查委员会来调查此次事故。

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▲图片来自:视觉中国

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▲图片来自:视觉中国

虽然这次发射任务失败,但两名宇航员死里逃生,让“联盟号”火箭得以继续保持从未出现导致人员直接死亡事故的安全记录(部分宇航员是在完成任务很久之后逝世的)。

自2001年问世以来,“联盟号”火箭已经执行超过100次发射任务,是名气最大且服役时间最长的运载火箭。连同本次在内,它一共出现过3次严重的发射事故,另外两次分别发生于1975年和1983年,但所有的宇航员均幸免于难。

这得益于火箭内一系列精心设计的保护措施,包括紧急逃逸塔以及在本次事故中起到重要作用的自动分离和重返序列等。逃逸系统在发射全过程中都处于工作状态。

例如在1983年那次事故当中,“联盟号”在发射后助推器发生爆炸,宇航员弗拉基米尔?蒂托夫(Vladimir Titov)和根纳季?斯特拉卡洛夫(Gennady Strekalov)最终在发射台附近安全着陆,这也是俄罗斯(包括前苏联)航空史上逃逸系统首次派上用场。

至于本次发射过程中出现故障的原因,俄罗斯当局还在调查当中。俄罗斯政府表示在查明原因之前,所有的载人飞船发射都将暂停,但受影响可能不只是载人发射,据俄罗斯国际文传电讯社透露,今年该国所有非载人发射也将停止。

NASA不久前也宣布今年内没有飞行计划,连无人飞船试飞也没有,载人飞船的发射最早要到 2019 年中。而 SpaceX 和波音公司恐怕更着急了,两家公司把宇航员送上空间站的计划都被一再推迟。

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航空航天逃逸系统

载人航天事故中,航天员借以逃离事故现场的救生系统。

它可分为整舱逃逸和个人逃逸两种,根据逃生环境又可分为大气层逃逸和在轨逃逸。大气层逃逸有主动段和再入段两种情况。

一般来讲,由于航天员密闭舱内部事故必须逃离时,应使用弹射座椅救生系统;乘员舱外部事故时,可采用整舱逃离系统。整舱逃离的方法是采用逃逸塔救生系统,此种系统是在发射台至主动段低空的一种有效救生手段,它利用载人飞船乘员舱作为救生舱、使用逃逸发动机将乘员舱发射到一定高度,再借助于降落伞系统着陆。

逃逸系统由低空和高空两种发动机组成,低空发动机也叫逃逸塔,在飞船的顶部。高空发动机安装在整流罩上。逃逸系统的任务是在火箭起飞前900秒到起飞后120秒时间段内,也就是飞行高度在0千米至39千米时,万一火箭发生故障,它可以拽着轨道舱和返回舱与火箭分离,并降落到安全地带,帮助飞船上的航天员脱离险境。


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▲逃逸塔分离示意图

载人火箭顶部为什么有一个尖尖的塔

发射载人飞船与发射卫星的火箭不同,运载火箭顶端都有像避雷针的尖顶——逃逸塔,也是保障航天员安全的“生命之塔”。运载火箭由箭体结构、飞行测量系统、推进系统、附加系统、控制系统和安全系统组成的。载人火箭为了安全起见,要增加一个独具的逃逸系统,它是由可分离的头部整流罩和逃逸塔组成的逃逸飞行器。以中国的“长征二号”火箭为例,1台分离发动机、由1台逃逸主发动机、2台高空分离发动机、4台偏航俯仰发动机和4台高空逃逸发动机组成的逃逸系统动力装置。逃逸主发动机负责提供逃逸的动力,整流罩里有1个下支撑机构和1个上支撑机构,外面有4个像支架一样的栅格翼。这些发动机的安全可靠性指标要求达到99.99%。需要逃逸的时候,“栅格翼”会按照指令展开,下支撑结构和上支撑结构紧紧抓住飞船的返回舱,实施逃逸。

一旦发生意外情况,逃逸系统主发动机将点火工作,在火箭发射后120秒内(即高度在0~39千米),将产生高达70余吨的推力,把飞船返回舱“拽”到1500米开外,帮助航天员逃生,只在3秒内完成。火箭如果飞行顺利,会在飞行120秒时抛掉逃逸塔。如果火箭在发射后120~200秒(即高度在39~110千米)再遇不测,剩下的4台高空逃逸发动机会瞬间完成点火工作,带航天员脱离险境。

型号举例

“水星”飞船逃逸系统

“水星”飞船的逃逸系统是采用发动机将飞船升高760 m,然后开启降落伞,此种方法产生的动力过载达309;“阿波罗”飞船也是采用应急发动机救生方案。在发射前后的30 min内,随时可使飞船发射到1220 m的高空,水平距离可达610 m。个人救生方案主要是指航天员使用弹射座椅逃离乘员舱,然后展开降落伞返回地面。一般在20 km以下的高度发生紧急情况时使用这种系统,弹射座椅逃离方向与地面成15°夹角,可将航大员弹射到约152 m高度,着陆时离开运载火箭305 m。这种系统在高空弹射时应备有15 min供氧能力的供氧设备,并使用稳定伞使系统稳定。在轨发生事故时可采用的方案包括:从地面发射营救航天器,轨道上备有营救航天器和采用再入救生系统。后者采用太空逃逸、再入和返回地球三步法救生。

阿波罗逃逸系统

阿波罗发射逃逸系统是由洛克希德火箭推进器公司所建造。其目的是当紧急事故发生时,如:发射前发射台失火、发射制导系统失灵、或运载火箭失控而很可能即将导致爆炸等,以迅速将指令舱带离运载火箭并即刻中止任务。

对阿波罗载人飞行来说,这意味着使用逃逸火箭,逃逸火箭必须经过试验。为此,专门为阿波罗研制丁一种模拟飞行故障情况下,阿波罗的发射逃逸系统工作的试验火箭,即小兵2号火箭。利用小兵二号进行了多次逃逸实验。

1963年11月7日,首次进行了发射台故障的逃逸试验,使用一套真实的阿波罗发射逃逸系统。逃逸火箭点火后,把阿波罗指令抢模型从支架上拖离,飞行的顶点高度为1524米,并成功回收。这次试验的目的是确定稳定性和飞行特性,所使用的阿波罗指令舱模型的尺寸、形状、重量和重心位置与真实的阿波罗指令舱完全一样。试验模型带有遥测设备,用以记录飞行时的工程数据。但是、没有安装真实的生命保障和电子设备。

作者:隽饴

编辑:顾军

责任编辑:许琦敏

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2018-10-23 04:57:07 1540241827