俄最可靠火箭箭毀，為什麼兩航天員無恙？

撰文/錢航

中國科學院國家空間科學中心博士

現中國運載火箭技術研究院總體設計部型號設計師

北京時間2018年10月11日16時40分，俄羅斯聯盟MS-10載人飛船在哈薩克所屬的拜科努爾發射場，由聯盟-FG運載火箭發射升空。但在發射後不久便發生故障，宇航員及時啟動緊急逃生系統並安全返回地面，所幸身體無恙。

這是自2003年哥倫比亞太空梭失事以來，世界上又一次嚴重的、可能危及航天員生命的發射事故，許多人對載人航天的安全性感到憂慮。

聯盟號久負盛名

聯盟號火箭系列是世界上歷史最久、發射次數最多的多用途運載火箭。蘇聯發展了東方號運載火箭，後續又發展了聯盟號火箭，現已發展了上升號、閃電號、聯盟號、聯盟U、聯盟號U/伊卡爾、聯盟號U/弗雷蓋特、聯盟號FG、聯盟號2等10餘個型號。

聯盟號火箭家族

聯盟號運載火箭起源於 「東方號」火箭，它的第一種型號－－「上升號」自1963年首次發射到1976年共成功發射了297次，失敗13次。最先以「聯盟」號的名稱發射的型號從1966年開始發射，到1976年共發射了39次，失敗2次。到2002年止，所有型號加起來聯盟號共發射了1041次，失敗35次，成功率達96.75%。聯盟號火箭在1980年代初期達到最高峰，每年發射高達60次，為世界上使用最頻繁的火箭。

與一般的火箭級數定義稍有不同，聯盟系列運載火箭把四台捆綁式助推器作為「第一級」，將與助推器一起點火的芯級稱為「第二級」，將「第二級」脫落後點火送飛船入軌的稱為「第三級」，聯盟號的「第二級」和「第三級」對應一般定義中的第一級（芯一級）與第二級。聯盟號U和聯盟號FG火箭為結構相同，全部採用液氧、煤油推進劑，主要用於發射載人/不載人貨運飛船或軍用照相偵察衛星，曾發射過上升號載人飛船、聯盟號載人飛船、進步號貨運飛船以及第2代宇宙號照相偵察衛星。在二級型火箭聯盟號U/FG的基礎上還可增加上面級，用於商業高軌道發射。

聯盟-FG運載火箭的結構簡圖

聯盟號飛船是蘇聯設計的一款載人飛船，由第一特殊設計局（即科羅廖夫設計局，現隸屬於科羅廖夫能源火箭航天集團）研製，採用一次性設計，可通過聯盟號或質子號運載火箭發射。

該系列飛船自1960年代首飛，目前仍在使用。聯盟號飛船是蘇聯繼東方號飛船與上升號飛船之後自行研製的第三款載人飛船，是目前世界上服役時間最長、發射頻率最高，同時也是可靠性最好的載人飛船，其原設計目的是作為蘇聯載人登月計劃中的地月往返工具，然而，由於蘇聯後來取消了登月計劃，聯盟號的活動範圍就此被限制於地球軌道。1991年蘇聯解體後，聯盟號的製造與發射轉由俄羅斯聯邦航天局掌握，主要負責對和平號空間站與國際空間站的人員運輸、物資補給。2011年隸屬美國國家航空航天局的太空梭全線退役後，聯盟號飛船成為了航天員往返國際空間站的唯一運輸工具。

聯盟號飛船的改進型號眾多，其衍生出的其它航天器包括：探測器號、聯盟號T、聯盟號TM、聯盟號TMA、聯盟號MS及進步號貨運飛船等。

逃逸系統立功！

雖然這次發射任務失敗，但兩名航天員死裡逃生，讓聯盟號火箭得以繼續保持從未出現導致人員直接死亡事故的安全記錄（部分航天員是在完成任務很久之後逝世的）。連同本次在內，它一共出現過 3 次嚴重的發射事故，另外兩次分別發生於 1975 年和 1983 年，但所有的航天員均幸免於難。

這得益於火箭內一系列精心設計的保護措施，包括緊急逃逸塔以及在本次事故中起到重要作用的自動分離和重返序列等。逃逸系統在發射全過程中都處於工作狀態。

火箭逃逸系統

被譽為神箭的中國載人火箭長征二號F型運載火箭歷次安全成功將航天員送入太空，同樣具有逃逸系統全程保護航天員的安全。逃逸系統由低空和高空兩種發動機組成，低空發動機也叫逃逸塔，在飛船的頂部。高空發動機安裝在整流罩上。逃逸系統的任務是在火箭起飛前900秒到起飛後120秒時間段內，也就是飛行高度在0千米至39千米時，萬一火箭發生故障，它可以拽著軌道艙和返回艙與火箭分離，並降落到安全地帶，幫助飛船上的航天員脫離險境。

逃逸系統的構成非常複雜，由五種固體發動機、整流罩的上半部分、支撐機構、柵格翼及其釋放機構以及滅火裝置等組成，它必須與其它正常飛行時所使用的系統協同工作才能完成逃逸任務。五種發動機分別是逃逸主發動機、分離發動機、偏航俯仰發動機、高空逃逸發動機和高空分離發動機。前三種負責39千米高度以下也就是火箭從點火到飛行120秒時的逃逸工作，後兩種在39至110千來高度內，即火箭飛到120秒至200秒時發揮作用。

航天曲折前進路

在讓人振奮的航天發射場面背後，其實有一條曲折的道路。世界航天發展並不是一帆風順的，人類為探索太空付出了沉重的代價。

蘇聯：小數點的代價

蘇聯是第一個將航天員送入太空的國家，但因小數點的問題付出了血的代價。1967年4月23日，蘇聯第一艘載人的「聯盟」號飛船順利發射，但飛船返回時高速撞向地面，航天員科馬洛夫喪生。為什麼會這樣？

聯盟號飛船

原來，人們在地面檢查的時候忽略了一個小數點，數據不準確，導致飛船在進入飛行軌道後出現了一系列故障——右側太陽能電池帆板展不開，無線電短波發射器無法使用，飛船失控。當飛船返回到比珠穆朗瑪峰略低一些時，降落傘主傘、備用傘纏繞在一起無法打開，最終導致飛船以每秒百米的速度墜毀，航天員科馬洛夫壯烈犧牲。

美國：一個泡沫碎塊導致的爆炸

2003年2月1日，美國「哥倫比亞」號太空梭重返大氣層時與地面失去聯繫，不久後被發現在天空中爆炸解體，機上七名航天員全部遇難。

哥倫比亞失事

事後調查發現，由於太空梭老化嚴重，發射時燃料箱外脫落的一個泡沫碎塊，將太空梭隔熱瓦撞出了裂縫。雖然有航天工程師提出警告，但未受到重視。正是這個裂縫，導致超高溫空氣在太空梭返航時，進入隔熱瓦下部四處亂竄，最終造成太空梭在返航途中解體墜毀。

探索太空雖然代價沉重，但人類從來沒有停止腳步。「聯盟」號飛船積累了幾十年的經驗，已成為最成熟的載人航天器，是目前除了中國神舟飛船外，唯一可以作為天地往返交通工具的載人飛船；同樣，美國在「哥倫比亞」號失事後提出了30項改進建議，包括航天員培訓、飛行操作、航天器設計改進等，讓航天事業走得更穩，更安全。

在我們航天探索的過程中，那些災難性事件堆積成了我們的墊腳石，讓我們站得更高，離天空更近。

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