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国际空间站上的事故

2021-04-20

奇闻怪事 2021年4期
关键词:制氧机电池板宇航员

国际空间站—这座累计耗资破千亿美元的“太空别墅”,按照最初的设计,预计寿命为15年,但是如今它已经服役22年了。国际空间站在服役期间,尤其在后期,站上的大小事故不少:有的事故足以让宇航员惊出一身冷汗,而有的事故则令人啼笑皆非。

制氧机“断气”

国际空间站有一个非常重要的设备,那就是制氧机。空间站里的氧气主要来自于电解水,并且用高压密闭罐来储存。

2006年9月18日,国际空间站上的一个制氧机发生毒气泄漏,尽管没有造成严重后果,但太空舱内的3名宇航员还是受惊不小。事故发生在当日早晨7时左右,国际空间站太空舱内警报响起,一个制氧机发生故障,冒出烟雾,还伴随着阵阵刺鼻气味。地面控制中心立即要求3名宇航员戴上面罩、护目镜以及防护手套,并启动了应急措施,要求他们关闭舱内的通风换气系统,以防刺激性气体再度扩散。经过排查,这次泄漏事件的罪魁祸首是一个俄罗斯产的制氧机,事故发生前地面控制中心曾要求宇航员打开这个设备,但它自动关闭,不能正常开启。宇航员经过再次尝试终于将它启动,但不久便造成过度加热导致毒气泄漏。宇航员们发现是制氧机中的氢氧化钾泄漏,刺激性气味很可能是因为过度加热导致橡胶垫圈熔化而散发出的。宇航员们用毛巾将泄漏的物质清理干净,又用活性炭空气净化装置驱除异味。几个小时后,监测系统显示,舱内的空气已经没有危险。地面控制中心命令重新启动通风系统,空间站内又恢复了正常秩序。这是国际空间站建立以来首次毒气泄漏事件,虽然未造成严重后果,但却是令宇航员们心惊肉跳的一次事故。

外部冷却循环系统关闭

空间站有两套冷却循环系统用以保持空间站内部和外部设备的冷却。这些冷却系统内部装有大量液态氨。

2010年7月31日20时,正在休息的空间站宇航员们被一阵警报声吵醒,他们在紧急查找警报原因后发现一套冷卻系统出了问题。他们迅速关闭了监视飞行姿态的两个陀螺仪、一套通信系统、一个全球定位系统接收器、多个整流器和路由器,以免仅存的另一套冷却系统超负荷工作。此次故障由一个液氨泵模块的电力故障导致。虽然此次事故并没有影响到空间站内的6名宇航员的生命安全,但发生在空间站内的任何事故都不容耽搁,必须尽快采取措施予以处理。美国宇航员惠洛克和戴森进行第一次太空行走,去更换运转失灵的泵组件。第二次太空行走在此后两三天内进行,目的是接通新组件的电路以及液氨传输线。最终,实施了3次太空行走才完成故障液氨泵的更换。

太阳能电池板故障

国际空间站需要足够的能量来维持运转,能量的主要来源是太阳能电池板—空间站所需能量的97%由太阳能电池板提供。国际空间站有4个太阳能电池阵列(包括8套太阳能电池板),它们分为两组,分别安装在国际空间站的两侧,固定在一个中央桁架结构上。太阳能电池板展开后的总长度达70余米,宽达12米,因此在展开过程中容易受到损伤,展开后也容易被太空垃圾或陨石击中。

2007年10月30日,正在国际空间站上执行任务的美国“发现”号航天飞机的宇航员进行了一次太空行走。他们当天主要任务是为空间站安装一套新的太阳能电池板。宇航员在太阳能电池板打开过程中发现其中一块板条上有裂缝,已成功安装的太阳能电池板未能全部展开。这套太阳能板由31块板条组成,看上去像一个没有拉开的手风琴。第一块板条缓慢打开后情况良好,然而,在第二块板条几乎完全打开时,发现两条裂缝:一条约75厘米长,另一条约为25厘米长。宇航员立即停止展开太阳能电池板,将裂缝照片传回地面控制中心,让专家找出合适的修补方法。

为了修复太阳能电池板裂缝,美国“发现”号航天飞机的两名宇航员不得不在国际空间站外进行一次高难度的太空行走。这次长达7小时19分钟的太空维修作业,由“发现”号机组任务专家帕拉金斯基和惠洛克执行。帕拉金斯基被固定在空间站机械臂的前端延长吊杆上,站内同伴操纵机械臂,把他送到电池板破损处近旁。他利用宇航员自制的5个扣链样工具,成功修补了破损处。之后,站内宇航员又小心翼翼地操作,将太阳能电池板完全展开。

漏气事故

处于真空中的國际空间站,舱内外的压力相差1个大气压。为了满足这个需求,舱内环境控制系统以及生命支持系统会不定时地按照地球大气的成分比例向舱内注入氮气和氧气,并通过过滤循环及排气,将舱内产生的有害气体排出,以保证舱内气体时刻满足人员生存的需求。但是,这并不能做到绝对的气密性。因为任何航天器都会携带大量的仪器,并且与舱外连接,因此无法做到绝对的严密,只要漏气符合标准就行了。

自國际空间站建成以来,空间站也出现过几起超过标准的漏气事故。例如,2018年8月30日,国际空间站上突然发生了一起漏气事故,引发了空间站内宇航员一阵恐慌。经过紧急排查,终于发现发生事故的是俄罗斯舱段的“联盟”号飞船。事发时正是晚上休息时间,宇航员们结束了一天的工作正在休息,突然发生的事故让大家措手不及,连关键的修补工具都不知道放在哪里了。就在这个紧要关头,一名俄罗斯宇航员十分淡定地从自己的储物柜里拿出了一卷特制胶带,三下五除二就粘好了这个漏洞,跟大家说万事大吉,可以休息了。美国宇航员颇为担心,这么草率了事真的能行吗?但仪表数据显示,空间站内的气压似乎真的稳定了下来。大家于是怀着不安的心情,回到了自己的房间。第二天一大早,美国宇航员赶紧找到了专业的修补材料,将漏洞完全修复了。虽然俄罗斯宇航员的处理方法十分粗糙,但是却真的在第一时间解决了问题。

计算机罢工

国际空间站上至少有100台计算机用于维持空间站的正常运转、实验数据采集及处理、保障警报系统的控制。国际空间站有3台指挥用计算机,其中一台指挥与控制计算机作为多路转接器/多路分配器,担当“主”计算机,允许站上宇航员和地面控制人员将指令发送给不同的系统,并提供关键的遥测。第二台指挥与控制计算机处于备用模式,准备在主计算机遇到问题时来替代它。第三台计算机在多米诺骨牌式的软件结构中以待机状态运行。计算机系统对于空间站各方面的运行都十分关键。假如空间站电脑全部中毒、无法修复,国际空间站有可能会偏离轨道,宇航员需要在一周内紧急撤离,国际空间站将被迫报废。

2003年4月25日,国际空间站出现建站以来最严重的故障,3台站载计算机均不能正常工作。当时,美国“奋进”号航天飞机刚为国际空间站送去一只巨型机械手,宇航员正在将它安装到国际空间站上。但是负责飞行控制的一台计算机突然发生故障,于是地面不得不启用备用的另一台计算机。没过多久,这台计算机的工作状态也开始紊乱,地面控制系统无法使它恢复正常。随后,第三台也是最后一台计算机也同样紊乱。负责控制国际空间站飞行的美国休斯敦飞行控制中心对计算机的“集体罢工”一片茫然。专家推断,可能是计算机程序出现了严重问题。国际空间站的宇航员亲自动手修复但没能使计算机恢复正常工作状态。地面也采取了各种办法以期与计算机建立联系以便抢修,但这些努力均告失败,国际空间站上的计算机对地面呼叫毫无反应。休斯敦飞行控制中心的工程师向国际空间站飞行控制系统发送计算机系统故障诊断指令,但安装在空间站外面的Ku域天线不能与NASA的通信卫星建立联系;利用国际空间站超高频天线进行信号传递的努力也告失败。值得庆幸的是,与宇航员生命活动密切相关的“星辰”号公务舱并没有受到影响,氧气再生系统也没有问题,空间站上发生的故障暂时还威胁不到宇航员的生命安全。由于3台计算机无法工作,国际空间站宇航员不得不暂时放弃机械手的安装与试验工作,改为从事一些低难度的工作,如卸货等。俄美两国地面计算机专家联手,最终总算找到解决计算机罢工问题的办法。

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