真实版《地心引力》:太空旅行实用救生指南
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这部片子从艺术上来说是可以的。
但是作为一个航天迷看完实在忍不住吐槽各种不科学!
我记不得全部了,我就只能罗列一下我能想的起来,错得惊天地泣鬼神的科学错误或者航天常识错误。
说实话,电影一开始,看到宇航员驾着喷气背包绕着航天飞机玩,我就有一种不祥的预感,但是迫于画面还挺精致,视觉效果一流,就看了下去。
看下去,就后悔了。
1)首先,喷气背包是不能玩的,在太空中,不系安全绳仅仅依靠背包的太空行走不是没有,但是是非常少见。而且这是一个危险系数很高的操作,因为太空阻力很低(注意不是没有,近地轨道还是有稀薄大气的),一旦速度太快,有可能迅速远离飞行器,到时候你就算把背包的气喷光都是没用的,只能变活太空垃圾等死。
2)太空垃圾的梗其实不错,ISS运行16年,有四次遇到太空垃圾撞击警报,最近一次宇航员还进逃生舱避难,不过后来都万幸没事。而且导弹打卫星确实是一个很大的问题,其次是卫星相撞。目前太空中有1/3的太空垃圾都来自2007年中国反卫星导弹试验和2009年卫星碰撞事件。
但是!大量太空垃圾在近地轨道上转了一圈又一圈,而且还可以和不同轨道高度的ISS以及天宫每隔90min交汇一次……尼玛!我说服不了自己,就算连锁反应,就算全世界卫星毁掉一半产生无数碎片,我也说服不了自己。因为就算交汇几率很高,每90min一次是说不过去的。
3)女主说她训练了半年,训练半年还这个尿性也是醉了,女主喜欢无论到哪里,无论情况多危险,先脱头盔再脱宇航服!这是不可能,美国自从挑战者号航天飞机爆炸以后,对于紧急情况下必须穿宇航服有严格要求,因为宇航服有加压,对生命要额外的保障作用。女主在损伤情况不明的ISS和联盟飞船都脱头盔脱宇航服的做法现实中绝无可能。而且女主太空行走宇航服里直接是内衣!对!内衣有木有!这是不可能的,有专门的衣服穿在贴身,包括生命体征的传感器。
4)男主死得不科学,男主的高风亮节我很感动,但是没看明白他怎么死的。国际空间站虽然轨道不高,才400公里,有一定的空气阻力,但是风也不可能大到能把宇航员吹走的程度。既然都已经和ISS相对静止住了,在失重条件下男宇航员别说使劲拉,就是手指头勾一下的力道,都够他飞回ISS表面了。不知道什么见鬼的力把他拉走了。
5)火灾,火灾可是大事,历史上只有和平号空间站失火过,差点就废掉。而女主进入ISS,不检查安全状况就算了,不顾线路板明火,直接无视过去我也是醉了。还有就是真实世界中那样的火灾女主是逃不掉的,因为空间站空气太有限了,几秒钟就会形成负压,几十秒氧气就耗尽了。当年和平号火灾,舱体里几乎是瞬间就被烟雾充满,后来是靠封舱解决的。女主不但还能喘气,而且还能顺利打开联盟号的舱门(负压啊姐姐),还能来得及进去……无力吐槽了。
6)着陆火箭推进
这真是脑洞大,可惜且不说ISS和天宫轨道至少差50公里,轨道方向也不一样怎么变轨的,就说着陆火箭有没有可能把联盟TM飞船返回舱推出去,没有可能!着陆火箭不是露在外面的,是在防热罩里面的,要先抛防热罩(中国航天界俗称“抛大底”),才能点火,就三舱分离和抛大底两个动作,返回舱就不可能维持正确朝向(正确姿态),很有可能一头就“再入”烧掉了(reentry,就是再次进入大气层了)
7)灭火器推进
这个我不想吐槽了,Well-E那叫浪漫的想象,这叫神马?
8)神舟飞船的玻璃化座舱和大液晶触屏面板
虽然是个科幻片,虽然神舟飞船里面啥样你们看不到,但是神舟的控制面板什么样子网络上还是能找到参考的。我只能认为原来联盟飞船的飞控界面已经到了这种程度了,那中国真的要加油了,别人都把我们幻想得这么先进了。而且我们的飞船自动化程度高到只要按一个键就可以在再入失控的情况下全自动返回的程度了。
9)失控再入
reentry是整个载人航天最最危险的部分。再入大气层不是随便就返回了,要精确计算角度,控制速度才可以,再入角太大,返回舱和大气摩擦太剧烈会烧毁,再入角太小,返回舱会擦过大气层边缘飞出去,像打水漂一样。速度太大,会烧毁,速度太小,也会影响下降轨道烧毁。而且再入姿态都要调整半天,女主的返回舱一路在失控的情况下往下掉,别说再入角、速度、姿态了,都开始再入了甚至都没分离,最后居然一路平安无事……而且降落伞居然才两个,导演你知道飞船返回降落伞不只引伞和主伞吗?
10)自动弹射返回舱舱门
这是什么黑科技,太尼玛危险了。而且神舟虽然没有液晶触屏那么洋气,在水面降落好歹也是有荧光液和救生衣的。舱门绝对是胳膊拧的那种,额滴个神啊。

图片 1看完电影《地心引力》之后,你还有胆量置身火箭顶端,飞入茫茫太空吗?如果答案是肯定的,请仔细阅读本文,这会大大提高你活着回到地球的几率。图片来源:blogspot.com

女士们先生们,各位旅客朋友们大家好!很高兴由我来介绍太空旅行的安全指南。相信有很多人都看了那部有关太空逃生的震撼影片,对接下来将要面对的太空之旅心有疑惧。没关系,现在我就告诉大家最想知道的东西:一旦在太空之旅中遇到危险,在祈求Tardis或是Enterprise飞来救你之前,还有哪些事情是可以做的呢?

从地面起飞

“5…4…3…2…1…”,装满燃料的火箭即将点火升空,而你正坐在这枚大“炸弹”的顶端。此时此刻,如果发生紧急情况,想逃还来得及吗?

【撤离发射架】如果你已经坐进飞船,但离发射还有好一会儿,这时发生了异常状况,比如火箭的有毒推进剂正在泄露,但不会马上爆炸。怎么办?你需要离开飞船,利用发射架上的应急撤离装置来逃生。美国国家航空航天局(NASA)的发射架,装备有架在钢缆上的紧急撤离框。你只需要挤进撤离框,然后割断系绳,撤离框就会带着你轰隆隆沿着钢缆一路滑下去,直到撞上拦阻网为止,整个过程不超过半分钟。中国的飞船发射架装备有防爆电梯和应急撤离滑道,后者类似于火灾现场救援用的逃生布道,可以让你在紧急情况下迅速撤离。

【启动逃逸塔】火箭在即将起飞或已经起飞时突然爆炸,这时你怎么办?如果此时你正坐在俄罗斯的“联盟”飞船或中国的“神舟”飞船里,那么恭喜你,安全获救的希望还是相当靠谱的。逃逸塔,即位于整流罩前端的一枚固体火箭,会迅速点火,整流罩里的铁夹子也会在瞬间裹紧飞船的轨道舱和返回舱,组成“逃逸飞行器”,与火箭的剩余部分撕裂开来。接下来,整流罩上的几块栅格翼迎风摊开,稳住“逃逸飞行器”的飞行方向。飞到安全距离后,飞船的返回舱独自脱离,带着乘员开伞安全着陆。逃逸塔分离后,整流罩上还装有高空逃逸发动机;整流罩分离后,还可以利用飞船自身的动力来实施逃逸。

1983年9月26日,苏联“联盟”T-10A飞船发射前,火箭就在塔架上发生了燃料泄漏,紧接着就把发射台炸成一片火海,多亏地面人员及时发出指令,数秒之内逃逸塔就将飞船和宇航员带到安全地带。1975年4月5日发射的苏联“联盟”18A任务组,则因为火箭级间分离失败,经历了一次惊心动魄的飞船自主动力高空逃逸。

图片 2“阿波罗”飞船进行发射台逃逸试验。图片来源:wikimedia.org

【跳伞逃生】早期的飞船,例如苏联“东方”号和美国“双子座”飞船,以及测试阶段的美国航天飞机,都装备了类似战斗机飞行员的弹射座椅,逃生之际舱门会迅速炸开,宇航员被弹射到远处开伞降落。不过,弹射座椅会让使用者遭受严重的身体损伤,所以不建议你去体验这些老式飞船。“挑战者”号灾难发生后,航天飞机上增设了一根滑杆。这是为了在航天飞机可控却无法降落的情况下,让机组乘员通过它滑到机翼范围外跳伞逃生,但这样的机会真的是太少了。

【终止升空】如果你坚持要选择乘坐美国的航天飞机,我只能表示遗憾了。航天飞机是载人航天器中功能最强大的,但也是最不安全的。遇上火箭爆炸这样的灾难,机组乘员毫无生还的希望。不过,也不是说遇到任何故障都只有束手待毙。在主要系统可控的情况下,如果3台主发动机中有一台熄火,机组乘员可以根据故障发生时间的不同,选择返回发射场降落(RTLS)、飞至大西洋对岸降落(TAL)、绕地一圈后降落(AOA),或者进入非预定轨道(ATO)。尽管如此,1986年“挑战者”号航天飞机的升空爆炸,以及2003年“哥伦比亚”号航天飞机的再入解体,还是造成了14名宇航员的遇难,也让航天飞机最终淡出了历史舞台。

在太空舱内外

“休斯顿,我们有麻烦了!”无论是身处飞船或者空间站内,还是正穿着舱外服进行太空行走,甚至跋涉在外星球的表面,类似的话肯定是你最不愿意听到的。那么,听到这句话之后,我们还来得及做些什么呢?

【带好毛巾】无论是在地球上还是在太空中,我们都最好让灾难抑制在萌芽状态。在空间站你需要时刻保持警惕,如果突然闻到奇怪的气味,应该立刻通知所有人戴好防毒面罩,同时找好灭火器以防万一。1997年2月24日,俄罗斯老旧的“和平”号空间站上,制氧用的高氯酸锂罐突然起火,所幸驻站宇航员第一时间戴上了防毒面具,并努力用灭火器灭火,火焰在一分半钟内熄灭,浓烟也没有来得及损害乘组的健康。无论遇到什么情况,Don't panic。

【转移至安全地带】在空间站遇上失火或者有毒气体泄漏已经够可怕了,但总算还有短暂的反应时间。另一种灾难——泄压漏气,可就真的是万分危急了!刺目的红灯在眼前晃悠,凄厉的警报声响彻耳边,数据显示站内气压正在飞速下降,没准还能听到嘶嘶的漏气声,这个时候你还能保持淡定吗?快!现在唯一能做的就是转移到安全的地方,同时迅速将漏气的舱段与空间站的其它部分隔离开来。

1997年6月25日,刚经历过火灾没多久的“和平”号空间站与“进步”M-34号货运飞船对接失误,发生“撞车”。飞船撞破了“光谱”舱舱壁,造成漏气。千钧一发之际,驻站宇航员用小刀割断了火花四溅的输电线缆,总算关上了“光谱”舱的舱门。这造成了“和平”号40%的电力损失,不过所有人总算又一次活了下来。

【记清逃生路线】在最糟糕的情况下,可能不得不放弃整个空间站逃生。这时,我们就只能寄希望于“救生艇”——与空间站对接的飞船了。国际空间站曾计划装备专用的救生飞船CRV,但因为经费不足被砍掉。目前充当国际空间站救生艇的,是两艘定期轮换的俄罗斯“联盟”TMA型飞船,它们都对接在俄罗斯舱段那一头。因此,强烈建议你进站之前记熟各个舱段的连接顺序,以免在灾难临头之际紧张兮兮变成路痴,错误奔向美国舱段那边。和站上的俄罗斯乘员处好关系,应该也挺重要。不过,等到未来的载人“龙”式飞船和“猎户座”飞船上天以后,美国舱段的对接口也可以用来逃生了。中国未来的“天宫”空间站上,也将对接有一至两艘“神舟”飞船,它们分别对接在“天和”核心舱节点部分前方和下方的对接口上。

图片 3国际空间站上俄罗斯舱段部分的连接示意图,请认准“联盟”(Soyuz)TMA型飞船的对接位置。图片来源:wikimedia.org

【去别的空间站】如果发生了相反的状况呢?空间站完好无损,用来回家的飞船却出现问题,这时候的最佳选择无疑是坚守待援,充分利用有限物资和循环再生系统坚持下去。1973年“天空实验室”3号任务期间,就差点发生这种事。当时和空间站对接的飞船推力器发生故障,NASA已经考虑提前发射下一艘飞船前来营救。不过,假如空间站上的物资不够支撑到地面准备好下一艘飞船,也可从另外的空间站派遣一艘飞船过来,转移受困人员。上述过程也可能反过来,比如空间站A的飞船受损无法返回地球,但仍可以在轨道上飞行,那么也可能由空间站A派出飞船主动前往空间站B。

飞船在空间站之间飞行,听上去像是科幻情节,不过历史上有过真实案例。1986年,苏联“联盟”T-15号飞船就在新建的“和平”号空间站和即将废弃的“礼炮”7号空间站之间实现过往返飞行。由于飞船上的燃料有限,在空间站之间机动又需要耗费大量燃料,如果两个空间站的轨道不在一个平面(例如国际空间站和中国空间站),变轨需要的燃料就更多。因此这需要充足的燃料、周密的计算和精确的地面引导。像《地心引力》片中那样,只借助飞船返回舱底部的着陆缓冲火箭,再抓住一支四处乱喷的灭火器,就成功飞到另一个空间站,几乎是没有可能的。

说到这里,我要遗憾地补充一句:由于目前美国、俄罗斯和中国的对接口及对接机制都不相同,因此即使双方成功交会,也无法相互对接。宇航员还是得穿上舱外服,或者钻进专用的“救生球”,才能穿过宇宙空间从而获救。

【身处宇宙空间】身穿舱外服进行太空行走,是太空之旅中最脆弱也最危险的时刻。太空行走非常疲惫,你需要记住以下几点:别在上太空的头3天或是头晕呕吐时出舱;出舱前按规定进行充分运动和吸氧;更衣时别忘记垫上纸尿布;出舱后心态尽量放松,最好用什么东西固定住身体或双脚,或者将安全绳扣牢;进入阳照区之前记得拉下遮阳罩。你的头盔下面有一袋饮用水和一块压缩饼干,可以用来充饥解渴。

万一遇上不测,请在及时呼救的同时尽量平缓呼吸,不要剧烈活动——这样可以减少氧气消耗量,有助于延长救生时间。如果不慎飘离空间站,可以尝试利用舱外服上的喷气机动装置返回,但是飞行距离有限,可别指望能像《地心引力》的主角那样,一口气从“哈勃”飞到空间站。最早一批太空行走的宇航员——苏联“上升”2号飞船的列昂诺夫和美国“双子座”9号飞船的吉恩·塞尔南都遇到过麻烦,不过最终都安全返回。

【在外星球表面】迄今为止唯一降落在外星球表面的,只有“阿波罗”任务。简陋的蜘蛛形登月舱,是当年月面旅行者的唯一依靠。未来的外星探索任务很可能会建设基地,至少也该有居住用的气密舱,或许还会装备增压机动车,甚至火箭飞行器。这样,万一返回舱出问题,也可以固守待援。在外星表面行走和做任何事都要小心谨慎,以免造成宇航服破损。回基地时要仔细吹扫宇航服,避免将外星尘土带进气密舱。收到太阳风暴预警时要第一时间躲进基地或是身边最近的岩洞。注意脚下的坑穴和深沟。不要走得太远。

图片 4这可不是《地心引力》的剧照,而是“和平”号空间站上被“进步”M-34号货运飞船撞坏的“光谱”舱。图片来源:wikimedia.org

从太空返回

回家永远是太空旅行中最让人提心吊胆的部分。目前所有类型的载人航天器,在回家路上都是“一锤子买卖”,身处其中的你能把握的因素也不多。尽管如此,多知道一点,总归能让你心里更踏实一些。

【穿好压力服】1971年,苏联“联盟”11号飞船与“礼炮”1号空间站对接,成功完成了历史上第一次空间站任务。在撤离空间站后,由于飞船上一个气阀的错误开启,返回舱内全部空气泄露干净,3名身着普通工作服的宇航员在数分钟内丧生。所以,在飞船发射、对接和返回这些可能泄压的危险时段,可千万记得穿好压力服!

【安全回家】再入大气层时需要精确地掌控飞船点火的时机和时长,以免再入角度过陡或过缓。过陡会让飞船迅速过热烧毁,过缓会被大气层像打水漂一样弹开。再入时的飞船姿态也非常重要,首先必须保证各部分成功分离后防热大底朝前,不然整个返回舱会被烧穿。1969年1月18日,苏联“联盟”5号飞船返回时,返回舱与推进舱就一度无法分开,致使返回舱“尖头”朝前。在舱内开始弥漫起糊味的时候,返回舱终于和被烧烂的推进舱分开,恢复了大底朝前的正常姿态。相比起这位快要被吓死的哥们来,《地心引力》的女主角真的是一路开挂,运气够好。

当然,安全返回还有赖于降落伞的正常展开(否则就会成为第二个科马洛夫……)以及着陆反推火箭的准时点火。不过这些可不在我们的掌控之内,我们只能寄希望于它们正常工作了。唯一能做的,大概只有在躺椅上坐稳,准备好迎接开伞和触地瞬间的两次冲击了吧。

现在,火箭即将点火。你,准备好出发了吗?

 

参考书目

  1. 《载人航天飞行中的事故与灾难》,D.J.谢勒著;袁家军等译。中国宇航出版社,2005.11
  2. 《联盟号飞船》,R.D.霍尔,D.J.谢勒著;周晓飞等译。中国宇航出版社,2006.5
  3. 《感受太空:太空航行500个问答》,M.马伦著;杨荣鑫译。南海出版公司,2000.1
  4. 《载人航天器技术》(第二版),戚发轫主编。国防工业出版社,2003.10
  5. 《通天神箭:解读载人运载火箭》,黄春平主编。中国宇航出版社,2011.1
  6. 《巡天神舟:揭秘载人航天器》,戚发轫,李颐黎主编。中国宇航出版社,2011.1
  7. 《戈壁天港:走进载人航天发射场》,周凤广,徐克俊主编。中国宇航出版社,2011.1

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