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國際太空站又出問題:再次漏氣!中國空間站如果遇到類似問題咋辦

2024-03-06軍事

在太空中飛行期間,那些航天器會面臨很多問題,其中一個問題就是軌域高度的衰減。因為在近地軌域雖然已經是太空,但是依舊存在稀薄的空氣,對於長時間飛行的航天器來說,看起來很小的空氣阻力也會讓它們的速度、高度不斷下降,最終會重返地球。這就是為什麽那些衛星在飛行一段時間後就會自己墜入大氣層燒毀的原因。

國際太空站是當前世界上在軌執行的體積最大的航天器,由於「迎風」面積較大,所以國際太空站的軌域衰減情況比較嚴重。為了避免提前墜落大氣層燒毀,每隔一段時間,國際太空站就會啟動發動機來提升軌域。在執行期間,國際太空站一共對軌域高度進行了350多次校正,其中有200次使用「進步」號貨運飛船的發動機進行。

在2月24日,與國際太空站對接著的「進步MS-26」號貨運飛船的發動機再次啟動,發動機執行超過1050秒,將國際太空站軌域平均高度提升了3.04公裏,達到了418.72公裏。之所以進行軌域提升,一方面是在執行過程中國際太空站的高度不斷下降,另一方面也是為了迎接計劃在今年年初發射的「聯盟MS-25」號載人飛船,以及「聯盟MS-24」號載人飛船的返航。

國際太空站再次漏氣

就在國際太空站完成這次變軌後,國際太空站傳來了一個壞訊息。 俄羅斯國家航天集團公司表示檢測到國際太空站又出現了空氣泄漏的情況,NASA也表示在近期發現國際太空站俄羅斯艙段的空氣泄漏的情況有所增加。不過國際太空站出現的漏氣暫時不會嚴重影響到太空人的安全。

在發現空氣泄漏後,國際太空站內的太空人對泄漏點展開了搜尋、定位,不過想要 在國際太空站的艙段內找到泄漏的來源,可能沒那麽容易。

什麽原因導致泄漏

國際太空站是一個在軌執行了20多年的航天器,由於執行時間已經很長,超預期執行,所以國際太空站這些年來不斷出現老化的問題,空氣泄漏就是其中的一個。是什麽原因導致國際太空站頻繁出現泄漏的問題呢?

第一種情況,可能是國際太空站在長時間執行過程中,遭到了空間碎片的撞擊。因為在近地軌域存在無數太空垃圾,這些太空垃圾飛行速度比較快,碰撞時的威力不容小覷。如果是尺寸比較大的碎片,地面、空間站的監測系統可能會提前發現,然後讓空間站進行變軌。

之前國際太空站就曾經多次規避這些太空垃圾。例如在2023年8月,回家空間站俄羅斯艙段的星辰號服務艙啟動了發動機,推動國際太空站變軌,飛行高度降低了500米,避免了國際太空站與太空碎片的碰撞。

如果是尺寸比較小的小碎片,監測系統可能就沒法發現了,這些小碎片如果與國際太空站發生碰撞,就可能會導致國際太空站受損,從而出現空氣泄漏或者其他物質泄漏的情況。

在2018年,與國際太空站對接的俄羅斯聯盟MS-09號飛船軌域艙內出現了2毫米的小孔,當時的觀點認為可能是微隕石或者空間小碎片擊中了飛船,如果不及時修復,那國際太空站內的氧氣在18天時間內就會漏光。最後,太空人用手指堵住了這一個小孔,然後對其進行了修復。

第二種情況,可能是國際太空站的設計本身就存在缺陷,在長時間飛行過程中,這些問題就逐漸暴露出來。因為在太空飛行期間,外太空幾乎是真空狀態,溫度也非常低,而國際太空站內基本上維持一個恒溫恒壓的環境,對國際太空站外殼的材料要求就比較高。

再加上航天器在執行過程中受熱不均勻,太陽光照射的情況下溫度相當高,而沒有太陽光照射的情況下溫度就非常低,溫差可能達到幾百℃。這也對國際太空站外殼的材料要求很高。

長時間暴露在這樣的環境下,如果航天器的設計、制造工藝存在問題,就可能會出現一系列的問題。

第三種情況,國際太空站出現泄漏可能是人為造成的。雖然此前認為2018年聯盟MS-09號飛船的泄漏是微隕石或者空間小碎片撞擊導致的,但是俄羅斯聯邦航天局後來的調查結果認為可能是人為造成的。

時任俄羅斯聯邦航天局局長德米泰利·羅戈津表示,這一個情況比想象中的復雜,因為在對這個小孔進行研究後,發現這個小孔是由鉆頭造成的,而且在小孔的周圍還有多個鉆點,說明飛船曾被鉆過數次。

鑒於這一個發現,俄羅斯方面認為這艘飛船出現泄漏,可能是美國的太空人故意鉆孔導致的,目的是將一名生病的太空人盡快送回地面。當時俄羅斯聯邦航天局向美國NASA發出請求,希望NASA協助調查此事件。

綜合來說,國際太空站這些年來頻繁出現泄漏的可能性有多種,每一次出現泄漏的原因可能都不一樣,所以不能一概而論。

中國空間站如果遇到類似問題咋辦

現在在太空中執行的空間站除了國際太空站外,還有我們中國的天宮空間站。雖然我們的天宮空間站建成時間還不是很長,但是設計使用壽命也長達十幾年,甚至更長,長時間執行的情況下,一樣可能會出現各種各樣的問題。如果我們的空間站未來也出現這樣的情況,我們該怎麽辦呢?

從源頭來看,在飛船設計、制造的時候,我們的科研人員就考慮到了各種問題,會不斷對飛船等航天器進行改進,不斷最佳化避免出現問題。例如神舟十七號飛船以及之前的十多艘神舟飛船都是采用鎘鎳蓄電池,而從神舟十八號飛船開始不再使用鎘鎳蓄電池了,而是使用效能更優越的大容量鋰離子電池。

除了不斷最佳化飛船外,我們的空間站還有專門的健康監測子系統,如果空間站發現空間碎片可能會對空間站組合體構成威脅,就能發出警報提醒工作人員,這樣一來,我們就能在最短的時間內進行規避,避開這些潛在的威脅。

當然,我們也沒法完全避免這些太空垃圾的威脅,此前的檢查中,就發現空間站的太陽翼多次遭到了空間小顆粒的撞擊,不過這對空間站的執行沒有什麽影響。神舟十七號飛船航天員還進行了出艙活動,對太陽翼進行了艙外維修。

這其實還不夠,為了確保在軌飛行期間航天員的安全,我們采用「發一備一」的模式,只要中國空間站內有航天員執行飛行任務,地面就會有一艘新的飛船處於待命狀態,如果遇到緊急情況,處於待命狀態的新飛船就會以最快的速度發射升空,去太空把航天員接回來。

所以,雖然太空飛行可能存在很多未知的風險,但是大家不需要擔心,因為我們有能力、有信心保障航天員的安全。