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|議史紀(jì)
編輯|議史紀(jì)
一艘載人飛船,從太空好不容易飛回地球,結(jié)果里面一個(gè)活人沒(méi)有,正中間捆著一套“舊衣服”。
中國(guó)這次為啥非要把這套航天服完完整整背回來(lái),究竟有何含義?
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把“老兵”當(dāng)寶貝拆
1月中旬,神舟二十號(hào)落在東風(fēng)著陸場(chǎng),艙門(mén)一開(kāi),里面沒(méi)有航天員,只有一套重約一百三十公斤的艙外航天服安安靜靜躺著。
全世界真正能自己搞艙外航天服的,至今也就中、美、俄三家,但這三家的狀態(tài)完全不一樣。
國(guó)際空間站上用的那批航天服,是上世紀(jì)就定型的老型號(hào),幾十年一路修修補(bǔ)補(bǔ)扛到現(xiàn)在。
2013年那次著名的出艙事故,宇航員頭盔里突然進(jìn)水,水順著后腦勺往臉上蹭,一會(huì)兒就快蓋住眼睛和鼻子,任務(wù)被迫中斷,后面還開(kāi)了專(zhuān)門(mén)的調(diào)查委員會(huì),連出艙計(jì)劃都被暫停過(guò)。
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到最近幾年,美國(guó)監(jiān)察部門(mén)出的報(bào)告里還在反復(fù)提這套系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn),說(shuō)明這事到現(xiàn)在都沒(méi)徹底翻篇。
美國(guó)當(dāng)然不是不想換,新一代航天服項(xiàng)目說(shuō)了很多年,合作公司也換過(guò),預(yù)算、技術(shù)路線、進(jìn)度都經(jīng)歷不少調(diào)整,到現(xiàn)在真正成體系服役的還沒(méi)上空間站。
對(duì)于一邊要保障空間站,一邊又想準(zhǔn)備登月的人來(lái)說(shuō),這是一筆很難算的賬。
再看俄羅斯。俄方用的“海鷹”(Orlan)系列,同樣是傳統(tǒng)老牌產(chǎn)品,性能夠用,但也明顯在“啃老本”。
幾年前俄媒就寫(xiě)過(guò),因?yàn)椴糠趾教旆咏鼔勖鼧O限,如果不能按計(jì)劃更新,可能會(huì)影響未來(lái)的出艙安排。經(jīng)濟(jì)壓力疊加設(shè)備老化,很多退役航天服最后跟著廢棄艙段一起再入大氣層,燒成灰了就結(jié)束了,留不下多少可系統(tǒng)分析的樣本。
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對(duì)比之下,中國(guó)這套被捆在神舟二十號(hào)返回艙里的“飛天”二代艙外航天服,就顯得有點(diǎn)“另類(lèi)”:它本來(lái)可以在軌道上繼續(xù)留著當(dāng)展品,也可以像別國(guó)那樣,干脆隨廢棄艙一塊燒掉。
但最后的選擇,是專(zhuān)門(mén)騰出一次返回機(jī)會(huì),把它原封不動(dòng)帶回地面,專(zhuān)門(mén)為它排好一整套“解剖級(jí)”檢測(cè)流程。
第二代飛天艙外航天服單套造價(jià)大約三千萬(wàn)人民幣,整套系統(tǒng)重一百二十公斤左右,具備完整的環(huán)境控制和生命保障功能,按指標(biāo)能支持連續(xù)出艙工作數(shù)小時(shí),還要承擔(dān)通信、安全冗余等一長(zhǎng)串任務(wù)。
再看“實(shí)戰(zhàn)履歷”:這次被帶回來(lái)的這套,從上崗那天起,在空間站上整整服役了四年,先后支撐了二十次出艙活動(dòng),經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次晝夜溫差輪換、輻射累積、微隕石擦邊。
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關(guān)鍵是,這四年里它零故障收工,讓二十多位航天員都平安回來(lái),硬生生把設(shè)計(jì)里“在軌貯存三年、不少于十五次出艙”的指標(biāo),拉到了“實(shí)打?qū)嵥哪甓巍薄?/p>
這樣的“超期服役”,在地面試驗(yàn)臺(tái)上是模擬不出來(lái)的。地面試驗(yàn)再怎么折騰,本質(zhì)上還是按方案設(shè)定環(huán)境參數(shù),讓設(shè)備去“經(jīng)受考驗(yàn)”;真正的軌道環(huán)境,往往是各種變量一起夾擊。
失重狀態(tài)下材料應(yīng)力怎么分布,長(zhǎng)期輻射對(duì)電子元件會(huì)不會(huì)提前“折壽”,密封圈在反復(fù)冷熱循環(huán)里哪一段先變硬、哪一段先失去彈性。
所以,當(dāng)別的國(guó)家還在愁“舊航天服還能不能撐幾年”的時(shí)候,中國(guó)這邊已經(jīng)開(kāi)始盤(pán)算“這套老服役員身上的每一條劃痕,都值多少技術(shù)結(jié)論”。
從這一點(diǎn)看,把它專(zhuān)機(jī)送回來(lái),不是浪費(fèi),而是把每一分鐘軌道時(shí)間、每一塊材料損傷,都榨到極致。
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有人會(huì)問(wèn),那別的國(guó)家就沒(méi)回收過(guò)用舊了的航天服嗎?零星的樣件當(dāng)然有,但像這次這樣,在軌連續(xù)多年、完成大量出艙任務(wù)之后,還整套回收做系統(tǒng)解剖的,可查到的案例并不多見(jiàn)。
一塊太空碎片改寫(xiě)計(jì)劃
還記得上次載人飛船按原本方案,神舟二十號(hào)要把三名航天員安全帶回地球,人員名單、程序節(jié)奏都已經(jīng)排好。飛船在軌道上按流程運(yùn)行的時(shí)候,一塊不起眼的太空碎片高速擦上了舷窗,留下了一道裂紋。
在地面看,這只是一條細(xì)線;在太空任務(wù)的安全評(píng)估里,這就是必須重新審視的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
原因很直白,返回過(guò)程中飛船要經(jīng)歷劇烈的氣動(dòng)加熱和壓力變化,哪怕裂紋最開(kāi)始只是肉眼勉強(qiáng)能看見(jiàn)的痕跡,也有可能在復(fù)雜應(yīng)力下突然擴(kuò)展。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果,就是不能再拿載人返回去賭。
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于是,任務(wù)設(shè)計(jì)很快做了調(diào)整:原定乘組改由后續(xù)的神舟二十一號(hào)接回,神舟二十號(hào)不再承擔(dān)載人返回,而是轉(zhuǎn)換成“貨運(yùn)模式”。
看上去只是把“人”換成了“物”,實(shí)際上牽一發(fā)而動(dòng)全身,從返回艙配平、熱防護(hù)評(píng)估,到回收方案細(xì)節(jié),都要重新算一遍,而且時(shí)間非常緊。
能在兩天時(shí)間內(nèi)完成這一整套重構(gòu),本身已經(jīng)說(shuō)明中國(guó)載人航天在總體設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證、地面支持上的成熟度。
真正讓人好奇的是,在這樣一個(gè)被迫改劇本的窗口里,最后選中的“貨物”,為什么是那套已經(jīng)服役四年的艙外航天服。
從純工程角度看,這套航天服的“價(jià)值密度”非常高。空間站上的隨船物資不少,實(shí)驗(yàn)樣品、設(shè)備模塊、在軌備用件,每一樣都有回收價(jià)值,但能同時(shí)滿(mǎn)足幾個(gè)條件的并不多:體積可控、價(jià)值高、信息量大、后續(xù)能反哺關(guān)鍵工程。
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飛天航天服恰好全部滿(mǎn)足。
這套航天服在軌期間經(jīng)歷的是一種典型的太空“日常折騰”:它隨著組合體繞地飛行,大約九十分鐘就經(jīng)歷一次“白天—黑夜”的溫度切換,太陽(yáng)直射時(shí)表面溫度沖到一百二十?dāng)z氏度以上,進(jìn)入地球陰影后又突然掉到零下一百多度。
這樣的冷熱循環(huán),一天要來(lái)十幾回,四年下來(lái)是一個(gè)龐大的數(shù)字。
有了這些扎實(shí)的數(shù)據(jù),怎么看神舟二十號(hào)這次“改拉貨”的決定,都不像是被動(dòng)的將就,而像是一次順勢(shì)而為的技術(shù)投資。
這些關(guān)鍵技術(shù)里,艙外航天服是非常核心的一環(huán)。月面活動(dòng)不像空間站那樣,總有氣閘艙和各種輔助設(shè)備近在咫尺。
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宇航員要在開(kāi)闊的月表上行走、采樣、布設(shè)設(shè)備,還要面對(duì)更強(qiáng)的輻射和更惡劣的溫差,如果航天服在這種場(chǎng)景下出問(wèn)題,后果要比在近地軌道嚴(yán)重得多。
這也是為什么,在“望宇”登月服還在研制階段的時(shí)候,飛天這位“前輩”的全壽命數(shù)據(jù)就顯得格外重要。
它給出的,不只是“能不能扛四年”的答案,而是具體告訴設(shè)計(jì)師:“在哪種結(jié)構(gòu)上,多給一毫米的防護(hù)層最劃算”,“哪種材料在實(shí)戰(zhàn)里表現(xiàn)遠(yuǎn)超預(yù)期,可以放心用在更關(guān)鍵的部位”,“哪一類(lèi)零件在四年里一點(diǎn)毛病沒(méi)有,說(shuō)明完全可以按更激進(jìn)的指標(biāo)設(shè)計(jì)”。
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