400千米高空的生死一线间

2021-11-24姜森

检察风云 2021年18期

关键词：制氧机电池板漏气

姜森

国际空间站这间在400千米高空运行了近23年的“太空别墅”，曾发生多起安全事故，宇航员每每悬于生死一线间，险情处置过程惊心动魄。

近日，围绕2018年8月国际空间站漏气事故的责任问题，美俄两国航天机构隔空争吵，互不相让。究竟是美国宇航员人为造成太空舱破损，还是俄罗斯飞船舱体出现破损，尚无定论。不过有一点可以肯定——太空安全无小事。

主控计算机“三保险”失灵

手动控制机制保护宇航员

国际空间站上有约100台计算机，用于维持空间站正常运转、实验数据采集及处理、保障和警报系统控制等。其中三台主控计算机实现了指挥控制系统“三保险”：1号机作为多路转接器和分配器，配合站上宇航员和地面控制人员将指令发送给不同的系统，并提供关键的遥测信号;2号机是1号机的备用机，在1号机出问题时可随时“顶上”;3号机处于“多米诺骨牌”的末端，其系统软件与1号机和2号机同步运行，是“备胎的备胎”。

计算机系统对于国际空间站各方面的运行都十分关键。如果计算机系统发生故障且无法及时修复，那么国际空间站就有可能偏离轨道，宇航员们只有约一周的时间紧急撤離，国际空间站将被迫报废。为此，国际空间站的计算机系统采用“三保险”设置，力求万无一失。

然而，“三保险”竟然也会失灵。2003年4月25日，国际空间站发生了建站以来最严重的计算机系统故障——三台主控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大型机械手，宇航员准备将它安装到国际空间站上。负责飞行控制的1号机突然发生故障，美国休斯敦航天飞行控制中心不得不远程启动2号机。可没过多久，2号机系统紊乱，航天飞行控制中心无法使它恢复正常。随后，3号机尚未“上岗”就开始报错。负责控制国际空间站飞行的专家们对于计算机系统的“集体罢工”都一脸茫然。

有专家推断，可能是计算机程序出现了严重问题。国际空间站上的宇航员尝试手动重启计算机，没能成功。航天飞行控制中心也采取了各种办法，以期与计算机系统建立联系，进行抢修。工程师向国际空间站飞行控制系统发送系统故障诊断指令，但空间站外部的Ku域天线无法与美国航空航天局（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输的努力也宣告失败。

国际空间站上的宇航员不得不放弃机械手的安装与试验工作。俄美两国的计算机专家联手，花了3天时间才找到了解决问题的办法。

值得庆幸的是，国际空间站上与宇航员生命保障密切相关的“星辰”号舱体，有一套独立的手动控制机制，氧气供应系统等没有发生问题。所以，主控计算机故障没有直接威胁宇航员的生命安全。

强启故障制氧机唯一一次有毒气体泄漏事故

国际空间站中的氧气主要来自于制氧机中的电解水，用高压密闭罐储存。2006年9月18日，国际空间站上的一部制氧机发生有毒气体泄漏事故，尽管最终没有造成严重后果，但把太空舱内的3名宇航员吓得魂飞魄散。

事故发生在当日早晨7时左右。国际空间站太空舱内响起警报声，一部制氧机冒出烟雾，并伴随着阵阵刺鼻的气味。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。空间站同步启动应急预案——关闭舱内的通风换气系统，以防有毒气体扩散。

事实上，这次事故在发生前已现端倪——地面控制中心无法远程启动这部制氧机。NASA的专家们没有要求宇航员检查制氧机是否发生故障，也没有启动备用制氧机，而是要求宇航员手动启动这部出问题的制氧机。该制氧机被手动启动后，又自动关机。宇航员再次尝试手动启动，它才运转起来，不久便泄漏出有毒气体。

宇航员经检查发现，刺激性气体是橡胶垫圈过热熔化散发出来的，制氧机中的氢氧化钾有少量泄漏。宇航员将泄漏的物质清理干净，同时用活性炭空气净化装置吸收有毒气体。数小时后，监测系统显示舱内的气体不具有毒性。地面控制中心命令重新启动通风系统，国际空间站内的气体环境恢复正常。

这是国际空间站上发生的唯一一次有毒气体泄漏事故。宇航员们之所以恐慌，是因为空间站内的气体环境安全是重中之重，一旦有毒气体弥漫且气体环境污染不可逆转，那么宇航员在数小时内就会面临生命危险。他们无法出舱等待救援，因为生还的希望微乎其微。

国际空间站宇航员出舱作业

紧急修补太阳能电池板危险的太空带电作业

国际空间站需要足够的能量维持运转，所需能量的97%由太阳能电池板提供。太阳能电池板展开后总长超过70米，宽12米。它展开过程中的机械运动可能造成零部件破损，在被小型太空垃圾或陨石碎片击中后也可能损坏。

2007年10月30日，国际空间站上的美国宇航员进行了一次太空行走，主要任务是为国际空间站安装一套新的太阳能电池板。第一块板条缓慢打开后，状况良好。在第二块板条快要完全打开时，宇航员发现上面有两条裂缝：一条约75厘米长，另一条约25厘米长。宇航员立即中止展开太阳能电池板的操作，将裂缝照片传回地面控制中心，让专家们提供合适的修补方法。

NASA原计划当年12月在国际空间站上建成欧洲实验舱，2008年建成日本实验舱。如果新太阳能电池板上的裂缝不能及时修复，导致能源供应不足，那么新建实验舱的计划将受阻。

为了尽快修复太阳能电池板，两名美国宇航员不得不在国际空间站外进行一次高难度的作业。这次时长7小时19分钟的太空维修作业由帕拉金斯基和惠洛克实施。帕拉金斯基被固定在空间站机械臂前端的延长吊杆上，站内同伴操纵机械臂，把他送到电池板破损处，他利用5个扣链修补破损。然后，站内宇航员将他拉回来，最后将太阳能电池板完全展开。

这次事故发生一年后，即2008年11月，美国媒体披露了内幕——这是美国宇航史上最危险的一次舱外太空作业，因为需要修补的太阳能电池板当时竟然是带电的！破损点到舱体的距离相当于半个足球场的长度，一旦帕拉金斯基遇险，同伴根本来不及救援。

这项工作并不复杂，只要在太阳能电池板的破损处打孔，再将扣链两端铝片固定即可。但其危险性相当大，因为当时的太阳能电池板带有110伏电压。虽然这样的电压不会致命，但一旦触电，宇航员将身处险境。他使用的工具可能因电压作用而熔化;他遭电击后动作可能失控，造成手套和宇航服破损;由于返舱距离较远，其携带的氧气可能不够用。

帕拉金斯基显然知道这次行动的危险性。他使用的所有金属工具都包了3层绝缘胶带。他还在手套外套了一副更大的手套，这无疑给修补工作增加了难度。NASA太空行走训练中心主管戴维·沃尔夫事后表示：“我观看了他安装扣链的全过程，简直就像戴着拳击手套缝衣服！”

媒体还披露了另一个内幕——按照规定，宇航员在太空中出舱实施任何维修作业，都必须切断故障设备的电源。但是，由于太阳能电池板属于能源聚集和储存设备，所以无论地面控制中心还是国际空间站，都没有为它设置断电装置。所以，帕拉金斯基只能冒险带电作业。