根据官方说法,这次神舟二十二号飞船是以无人方式升空的,不过带了个舷窗裂缝修补设备!意思就是说,人家准备在轨道上修补飞船那块“玻璃窗”了。打过玻璃的人应该都知道,在地面上修修补补挺方便的,但在太空里可得讲究些,怎么修补呢?难不成还得换整块?围观的朋友们可得搞清楚,到底是怎么回事,莫非真能在太空里搞定这事?
再说一遍,各位可以炫耀的那组数据,中国航天在轨救援方面挺厉害的。按神舟二十一号落地算,总共用了10天;按二十二号发射开始算,总共花了21天。反观美国嘛,救援时间超过了9个多月;俄罗斯更是超过10个月。这三大航天强国中,只有咱们中国能在短时间内把救援搞定,基本上高低立判啦!
牛逼!神舟二十在轨修复
11月25日12时11分,搭载神舟二十二号飞船的长征二号F遥二十二运载火箭在酒泉卫星发射中心升空。大约十分钟后,飞船和火箭顺利分离,进入了预定轨道。到了15时50分,飞船成功对接到空间站天和核心舱的前向端口。
交会对接搞定之后,神舟二十二号飞船就会换个姿势,靠在空间站上。接下来,它还要当作神舟二十一号航天员的回家的“航母”。大概六个月后,就会跟着神舟二十一号的乘组一块儿返回地面!有一件事情可以说得很明白,别再猜了,下次就不会是神舟二十二号的乘员了,直接就是神舟二十三号的乘务队伍啦。
这样一来,乘员组和飞船编号就不容易搞错了。许多朋友们一直担心,未来神舟二十二号的乘员会跟神舟二十三号的飞船搭错,有些强迫症的网友都快“崩溃”了,担心以后神舟发射时播音员会不会念错号码。看来这个问题也解决得差不多了。
有人说神舟二十二号这次发射不用逃逸塔(逃逸火箭)也行,能省下上千万元的预算,因为毕竟是无人飞船,救不救都无所谓。不过,这次神舟二十二号依然装了逃逸火箭,估计还是有原因的。
这个问题挺好解释,因为飞船本身价值更高一些,再说神舟二十二号要是损失了,短时间内要重新建一艘,也不太容易,所以他们还是装了逃逸塔。毕竟一旦发射出问题,逃逸塔主要在低空把飞船带到高空,让它有时间开伞顺利降落,用带着飞船一起起飞的逃逸塔,能确保飞船能平安落地,不会坏掉。
有带“玻璃在轨修复设备”这个消息,看来这次中国是真的准备大展拳脚了。
根据央视新闻的报道,神舟二十二号发射当日是无人操控,里面装了航天食品、药品、新鲜果蔬,还有专门用来应对神舟二十号飞船舷窗裂纹的修复装置,以及空间站的备件等。在这些清单里,最引人注意的就是“神舟二十号飞船舷窗裂纹的处置装置”,这可说明中国准备在轨进行修复神舟二十号了!
11月4日,天宫空间站在例行检查返回的时候,发现神舟二十号返回舱的舷窗玻璃上出现了一点点裂缝。这一情况挺突然的,立马上报到地面。中国载人航天工程办公室(CMSA)马上组建了专家团队,开始比对评估。经过高清拍照分析、设计参数的核对、模拟仿真还有风洞数据的对比,官方判断,裂纹最有可能是被空间中的微小碎片从外面撞击造成的。
在靠近地球的轨道上,那些空间碎片里大部分都是人类航天活动遗留下来的。像一些大型的碎片,还是可以提前预估的,比如中国在新疆和云南的天文台,都有巡天望远镜监控碎片的轨迹,一旦发现快要碰到天宫空间站的事件,马上就会提前预警,采取规避措施。但对那些微小颗粒,比如航天器的漆膜碎片,或者紫外线分解后掉落的织物碎片,就无法提前预知了,只能在突发状况发生的时候,迅速应急处理。
飞船遭遇碎片碰撞已经不是新鲜事了,像2022年俄罗斯联盟号飞船就曾被撞击,导致一个0.8毫米的小孔被打穿,冷却剂漏光,结果飞船报废。天宫空间站也不是第一次遇到碎片撞击了,早在2023年底,空间站的太阳能电池就曾被碎片击中。2023年12月22日,汤洪波和唐胜杰进行了超过7个小时的舱外作业,维修了天和号核心舱外的太阳电池和电缆的受损部分。
玻璃修补啊,估计可不像你们想的那么简单,可能就是个别修个缝或者打个补丁吧。
神舟飞船有两个舷窗,大致呈180°分布,舷窗的结构有三层,最外层是耐热玻璃,中间是空气绝热层,再往里是两层耐压玻璃,玻璃之间都有空气隔离,是一个三层玻璃的舷窗结构,如下图:
玻璃被空间碎片撞出裂痕,回程时的黑障阶段温度能飙到两三千摄氏度,一旦舷窗顶不住直接裂开,高温气流就会冲进耐压层。因为耐压层不抗高温,可能会持续遭受高温侵袭,搞不好会导致气流突入飞船,如果这样,飞船里那一大气压的空气,短时间内就得全部泄光。当然,航天员或者穿着舱内宇航服的工作人员,空气泄漏什么的,基本没啥问题。
这就是为什么航天员得穿着航天服回来地面的原因。当年苏联的联盟11号返回时,轨道舱分离的爆炸螺栓本该是分步启动,但由于同时启动产生的震动,导致返回舱的压力舱阀门发生了泄漏,空气迅速漏掉。宇航员一时没能及时关掉气阀,那会儿大概在168千米左右的高空,几分钟后,宇航员们就因失压和窒息而去世了。
从那以后,宇航员归来都得穿着舱内的宇航服,这变成了标配嘛,很多奇怪的规矩也是血的教训总结出来的。漏气、失压倒没啥大问题,可要是高温就麻烦了,毕竟宇航服受不了高温啊。如果在返回过程中飞船的姿态控制不好,热气流会直接灌进飞船,把原本6立方米的空间变成个烤箱。
所以各位这就明白了吧,飞船舷窗要是修不好,后果多严重啊!不过问题在于,咋修啊?用修挡风玻璃的那种修补液是不是?这个活儿对动手能力强的朋友应该都试过吧,弄瓶修补液,往玻璃缝里抹点,然后用针筒抽出空气,让修补液渗到缝里,再让它固化,抹掉多余的,用抛光打磨一哈,这样就修好了。
但是这个流程只适合汽车挡风玻璃的修复,而且在真空状态下这个工艺也不合适,另外这个修复液也不耐高温,完全不适合耐高温玻璃的修复。种花家估计可能是去更换的,因为从神舟飞船的舷窗玻璃紧固结构来看,拆下来更换应该没啥问题,就是操作难度有点大:
这就是舷窗玻璃外部的固定结构,拧掉螺丝,换掉外层玻璃没啥难度,不过图中看起来像是一字螺丝,这种螺丝拆起来挺麻烦,在地面上操作也挺费劲。不过听说已经改成了内六角的螺丝,这样在太空里搞起来方便多了。
确实,出舱行走搞维修肯定是必不可少的,这次维修估计得花不少时间。从“神舟二十号飞船舷窗裂纹的处置装置”这个说法来看,不太清楚是打算修好还是直接换掉,但“处置装置”这个词,既可以理解为修复,也可以意味着更换。各位觉得到底偏向于修还是真的准备换?
中国太空救援总共21天!美俄超过9个月
首先要确认一点,有网友认为中国只是更换飞船返回地面,算不得太空救援!但是种花家搞告诉各位,中国不仅是救援,而且速度之快远超美俄两位“前辈”航天大国:
11月4日出现了舷窗裂纹,到11月14日神舟二十号乘员组返程的这个时间点,确实按照这个时间线看,更换飞船返回地球,算不上救援,没啥问题。但要是拉长时间线到11月25日,总共经过了21天,那就完全是航天救援了,差不多是折腾了三周左右。
之所以这样划定,是因为11月14日之后,搭载神舟二十号乘员的飞船已经乘坐并返回地球了,留在轨道上的只有一艘神舟二十“破飞船”。这艘舷窗有点裂缝的飞船其实是神舟二十一号乘员组在空间站遇到突发情况时的“救援船”。
神舟二十回到地球,可能会有一些不小的风险,不过要是空间站里面遇到危险,跳离空间站在轨道上躲避然后等救援,也不是啥难事。到11月14日以后,神舟二十九就变成了二十一号乘员组的“救援飞船”。同时,得赶紧发出一艘能真正返航的飞船,好让神舟二十一号的乘员组在真正紧急关头能安全回到地球。
这样一个完整的救援方案,难道不算是真正的太空救援么?所以啊,别觉得两拨乘员交接时出事,空间站上有两艘飞船这就不算救援了。恰恰相反,这种情况下,乘员多,接口繁琐,反而容易出现调度上的麻烦。
因此到11月25日为止,事实上中美俄三国都完成了一次太空救援,整体成绩嘛看看从事故发生后到宇航员被带回地面的时间比较下差不多就知道哪家更强了:
俄罗斯联盟号飞船救援:
2022年12月14日那天,空间中的碎片撞上联盟Soyuz MS-22,结果散热器被打穿了一个0.8毫米的小洞,冷却剂一下子就泄光了,导致飞船不得不报废。后来,救援用的飞船是在2023年2月24日发射的,回到地面则是在2023年9月27日。
从事故发生起算,救援飞船是在72天后发射的,如果用返回地球的时间算,总共差不多是297天,也就是快要10个月了。俄罗斯安排这个,除了准备发射任务确实花了点时间外,主要还得怪没钱,毕竟救援用的飞船是空载的,也就是说,按原本计划,还得多发一艘飞船,把备用宇航员送上国际空间站。
这就得多花大约1.5亿美元,真不是个小数目,尤其对正处在俄乌冲突时期的俄罗斯来说,这笔钱还真挺沉的。所以,俄罗斯航天局决定让这批准备回地球的宇航员多干六个月,靠这个方法就省下来差不多1.5亿美元的换班费用。
美国的“星际航线”飞船展开救援行动。
2024年6月5日,美国波音的“星际航线”飞船进行了首次载人飞行,可没想到发射以后麻烦接连不断,要么姿态控制发动机出问题,要么主发动机高压氦气泄漏,从发射开始到与三级火箭分离之前就已经漏气了。后来对接国际空间站时,还是一直漏气,波音的工程师也没办法解决这事。NASA最终认定,这艘飞船再也无法进行载人返回的任务了。
波音那艘飞船搭载了两位宇航员,一男一女,年龄都差不多60岁左右,本来计划进行8天左右的任务,6月14日就准备返航。不过出了意外后,他们一直滞留在空间站。救援任务则由SpaceX的“龙”飞船负责,直到2024年9月28日才发射上天,而他们的归来则拖到了2025年3月18日才顺利返回地球。
按发射救援飞船的时间算,这路算下来得115天左右;要是按他们返回地球的时间算,差不多得286天左右。美国这边和俄罗斯的想法基本一样,都是按正常换班的节奏走,得等到下一批宇航员上去,才能让他们回家。原因也挺简单的,登上去的时候空间站多了空位,也就是说人少了,就得继续顶班,不能提前走。
说到底,还是为了省点钱,结果搞得波音的两位60多岁的宇航员挺尴尬,毕竟年纪大了,身体状态没法跟年轻人比。年龄大的宇航员估计不太适应太空生活,其中一位女宇航员苏尼・威廉姆斯变得很瘦,平时在太空里脸会稍微浮肿点,主要是失重血液往头顶跑。不过她的面相看上去就像个老巫婆,有点吓人。男的那位,巴里・威尔莫尔还算不错,可跟刚上去时候那年轻劲的脸比,差距挺大。
中国大约用了多长时间呢?之前统计过,整整21天!不过,最关键的还得算从11月10日决定发射二十二号飞船开始,到成功发射并迅速和天宫空间站对接,这段时间才16天!按照平常的流程,大约需要45天左右。而且这16天还不是最快的速度,如果要说极端紧急的情况下,3天就能搞定,但那样的话安全措施基本都没得留。一般情况下,正常紧急发射大概得8到10天,比较宽裕的紧急发射则可能在15到16天左右。
简单说啊,这次我们也就正常按流程来,如果真的遇到紧急情况,说不定还能提前到10天以内,甚至3天搞定!不过现在还没那么紧,没有必要那么操心。如果天宫空间站突然出什么紧急状况,神舟二十一号的乘员要进入神舟二十号,然后又脱离天宫空间站,赶紧避险,那时候就得启动最快的发射方案了。
因为神舟飞船载满3个人时,上行的货物容量只有300千克,也就是说带的压缩食品、饮用水、再生循环系统的耗材这些航天员必需品,顶多能支撑他们在轨短时间的生存。这些物资远远不足以保证长时间驻留,按平均消耗来看,总共大概能维持7天左右。
如果想靠减少消耗的方法延长在轨时间,神舟飞船单靠自己运转的极限大概是20天左右。任务规划里已经明确说明,飞船能独立在轨的时间最高就是这个数,但要是想再往后撑,基本不可能了!也就是说,救援的飞船必须在这20天之内把人救出来。
这个时候,16天的发射时间明显还算充裕,能在3天之内完成发射就更棒了,要是在大概7天左右搞定,正好刚好达到正常留轨的极限。当然,在救援模式下,乘员组肯定会降低消耗,以便等待最后的极限救援。按照中国的做法,这完全没问题,但要是按美俄的方法,恐怕早就凉了!

