驚險的逃生！小火箭詳解人類火箭的逃逸技術之五

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共3885字，36圖。預計閱讀：3分鐘。

本系列共5篇，本文為第5篇。

《驚險的逃生！小火箭詳解人類火箭的逃逸技術之一》

《驚險的逃生！小火箭詳解人類火箭的逃逸技術之二》

《驚險的逃生！小火箭詳解人類火箭的逃逸技術之三》

《驚險的逃生！小火箭詳解人類火箭的逃逸技術之四》

小喬二代火箭在白沙導彈靶場發射成功。

阿波羅飛船逃逸塔系統進行點火測試。注意，逃逸塔頂部的側推小發動機正在奮力調整飛船的速度方向。

這樣的布局設計，能夠有效縮短逃逸塔桁架的長度。

定論

到了太空梭時代，有關載人飛船和太空梭到底要不要常備彈射座椅的事情，有了定論。

太空梭的彈射座椅，借用自SR-71高空高速偵察機。

早些年，太空梭的兩位宇航員穿的這種黃色宇航服，就是專門設計用來適應高空高速彈射需求的。

這種彈射座椅能夠在3萬米高空和3倍馬赫數下可靠工作。（理論極限工作高度為39624米，理論極限工作速度為6000公里/小時。）

上圖為從SR-71的駕駛艙向外望去的情景。地球的部分弧線已經能夠呈現出來了。

但是，一旦太空梭的飛行速度超過3馬赫，此時再使用這樣的座椅往外彈，是非常危險的。

按小火箭的彈道計算，在整個太空梭爬升的512秒的時間裡，過了99秒之後，就基本上超出了這種彈射座椅的理論工作環境極限了。

而太空梭固體助推器的工作時間為：127秒。

也就是說，在太空梭彈射座椅的理論工作環境範圍內，兩台威力無比的固體助推器都在不停地噴出烈焰。

在這種情況下，把宇航員往外彈射，恐怕也是比較危險的。

正如太空梭的宇航員羅伯特說的：

我不太相信自己能夠在被彈射出去之後，在穿過固體助推器的巨大火焰後還能倖存下來。當然，萬一我倖存下來了，我往背後一模，我的降落傘也應該沒了。那個尼龍傘肯定早就被火烤化了。真出事的話，彈射座椅幫不了太大忙，我寧願開著太空梭去迫降。

另外，就是倫理問題了。

起初，太空梭是為兩位宇航員設計的。因此只有兩個彈射座椅彈出窗。而且在後續的升級改造中，也幾乎不可能專門再從防熱瓦後面挖出幾個洞來補充彈出窗。

而後來，太空梭的乘員數量增加為6人。

再後來，則是這樣的7人組。哈，看到了幾位至今仍活躍在太空探索第一線的老前輩們的年輕時的樣子。

於是，一旦出事，彈射座椅系統只能救2個人（如果真能救的話）。

那麼問題就來了：讓誰彈射，又以什麼樣的判據來選救誰？

所以，最終下了定論：

太空梭不再使用彈射座椅。

聯盟

蘇聯-俄羅斯的聯盟載人飛船與進步貨運飛船系出名門，可靠性極佳。上圖為小火箭繪製的蘇聯-俄羅斯系列飛船的譜系表。

逃逸塔頂部的固體火箭點火，將飛船連同整流罩一起，帶離火箭；

在高空，載人飛船的返回艙從底部脫落；

飛船拋防熱大底，開傘；

距離地面1米的時候，開反推火箭，完成整個逃逸過程。

1983年的確是一次相當驚險的逃生。這也是人類迄今為止，唯一一次在地面狀態，在真實的載人飛行任務中實際使用逃逸塔。

而聯盟火箭第一次在高空逃生，可以追溯到上世紀70年代。

該事件，長期以來被蘇聯方面諱莫如深，一直以4月5日那件事為代號來代稱。

公元1975年4月5日， 協調世界時11點04分54秒，一枚聯盟運載火箭頂著一艘聯盟7K-T第二代載人飛船點火升空。計劃將2名蘇聯宇航員帶到禮炮4號空間站進行為期60天的任務。

在升空288.6秒後，火箭發動機出現了情況，導致飛船大幅偏離預定彈道。（後人描述的第二級和第三級的情況，出自不確切來源，因沒能復現，建議不採用。）

在升空294.8秒後，聯盟飛船判定彈道偏差超出准許範圍，自動啟動了提前再入程序。

此時，聯盟火箭的逃逸塔早已拋掉了。（蘇聯和中國的載人飛船，整體包裹在整流罩內，因此為了盡量減少整流罩重量對彈道和運載能力的影響，逃逸塔需要在此時拋掉。這一點和美國的裸露式的載人飛船稍有不同。不過這兩種機制都足夠安全。）

後人有把1975年的這次緊急返回視作逃逸塔的首次工作，顯然是有問題的，屬於沒有弄清楚聯盟火箭的彈道和飛行時序，但是又稍微了解到一點事件傳聞的加工之作。在此，小火箭澄清一下：1975年的聯盟飛船緊急返回，並未使用逃逸塔。人類飛船和聯盟系列飛船第一次真正使用逃逸塔，是在咱們前文聊到的1983年9月26日。

1975年的這次緊急返回，與逃逸塔無關，而是聯盟飛船自己啟動了姿軌控發動機來掙脫了出問題的聯盟火箭。

整個過程還是很驚險的。

這次猛烈的逃逸點火，讓2位宇航員遭受到了高達21.29g的瞬時過載，兩人瞬間暈厥。

不過，聯盟飛船的自主性還是比較可靠的。在彈道高點192公里往下的整個再入過程中，飛船完成了自主開傘和拋大底的過程。

而指令長瓦西里和工程師馬卡洛夫的身體素質也的確過硬。

在下降過程中，二人逐漸蘇醒過來，並且不停地用多種頻率向蘇聯測控網呼叫「烏拉爾！烏拉爾！」

這是該次行動的代號。

最終，在點火21分鐘27.2秒後，兩人平安著陸。

但是，困在返回艙內的兩位宇航員，不清楚到底落在了什麼地方。工程師馬卡洛夫胸部受傷，胳膊和腿部多處扭傷和挫傷（瞬間承受21倍自身體重的力量），不過他還是看了看手錶，開始估算彈道落點。

馬卡洛夫向指令長瓦西里報告：我們可能落到了中國境內。

瓦西里當即決定：銷毀一切數據。

（禮炮-4號空間站執行大量的太空軍事任務，而人類在上世紀70年代，早就達成了太空非軍事化的共識。當然，這是表面共識。）

然後，就在他們急忙撕毀各種文件的時候，突然開始天旋地轉起來。

指令長瓦西里的頭撞到了控制面板上，流出了血。

原來，緊急著陸的聯盟飛船，正好落在一個非常陡峭的山坡上。兩人這樣在艙內折騰，改變了飛船的質心，讓飛船一下子就滾落了下去。

153米後，飛船未能及時切斷的降落傘繩非常幸運地兜住了一棵樹，趕在墜入懸崖之前讓飛船停止了滾動。兩人身上又多了不少傷。

瓦西里決定，打開艙門。

在開艙門的瞬間，凜冽的寒風立刻灌了進來。

這倒春寒讓阿勒泰山區處於-6℃到-10℃的氣溫中。兩人在嚴寒中，堅持了一整夜，第二天終於被蘇聯救援人員發現並接走了。

當然，事後分析，兩人其實並未落在蘇聯境外。

小火箭風格，當年的4月5日事件的具體落點為：

北緯 50°51"N，東經 83°26"E

還在哈薩克境內，不過的確稍微再努一把力，就進入中國了。

在密林中的這個寒冷的夜晚，加上之前的瞬間大過載和從山坡上滾落的過程，讓指令長瓦西里受了比較重的傷。

而工程師馬克洛夫則比較快速地恢復了健康，並且在隨後的上世紀70年代和80年代，接連乘坐聯盟-26號、聯盟-27號和聯盟T-3號載人飛船，又執行了3次太空任務。

上圖蘇聯發行的紀念郵票，最左側那個宇航員就是馬卡洛夫。

1975年的4月5日事件，表明，聯盟飛船即使是在拋掉逃逸塔之後，依然能夠依靠提前再入的方式，為宇航員提供安全保障。

2018年10月份的這次緊急返回，並未使用逃逸塔進行緊急升空，而是在高空做的飛船應急半彈道式再入，因此1983年的那次事故，至今仍然是人類唯一一次在實際載人飛行中使用逃逸塔逃生。

為了讓大家更加直觀地看出發射天宮一號目標飛行器和發射神舟系列載人飛船的中國長征2F系列運載火箭的區別，小火箭專門製作了上圖。

（點擊上面的圖片可查看大圖）

中國的長征2F載人運載火箭同樣採用了逃逸塔系統。

雖然2018年10月的這次聯盟飛船應急返回後，初步的醫學檢查的結果是兩位宇航員都沒有受到明顯的傷害，但是，在他們被送到莫斯科做進一步檢查的同時，俄羅斯宇航局發布的消息：

將會對聯盟號運載火箭進行徹底地檢查，在最終結果出來，暫停聯盟號運載火箭和聯盟號載人飛船的一切載人活動。這意味著，原本在今年（2018年）12月20日的運送宇航員的計劃在很大概率上要受到影響，甚至會推遲到明年。

這同時意味著，在小火箭好友們讀到本文的時候一直到2019年，中國成為了世界上唯一具備現實可用的載人運載能力的國家。如果此時想要一場說走就走的太空飛行，或者國際空間站上的宇航員需要緊急返回地球的話，就需要中國的神舟系列載人飛船了。

在2011年美國的太空梭正式退役後，擁有載人能力的國家數量一直在做減法，由俄、美、中三國減為俄中兩國，如今又暫時減為中國一國。小火箭希望俄羅斯方面能夠儘快找到問題來源，恢復載人能力。

國際空間站目前缺乏能夠運送宇航員進行天地往返的載具，那麼，SpaceX的載人版龍飛船和波音的星際客機計劃，在此次聯盟飛船的事情之後，會得到加速發展的極佳契機。

未來

小火箭認為，未來的逃逸系統，將會出現逃逸塔和飛船自主起飛兩種技術流派並存的局面。

以上視頻為SpaceX公司的載人版龍飛船做的逃逸試驗。

載人版龍飛船的姿軌控發動機擁有較強的推力，能夠支持自主快速起飛。該項目已經得到了美國宇航局NASA的專項經費的資助。

依靠自身動力起飛的逃逸技術，能夠比較有效地減少死重，在確保宇航員人生安全的前提下，提升火箭的運載能力。

而傳統的逃逸塔技術，仍會存在。

承載著美國官方重返月球重任的獵戶座載人飛船，依然使用逃逸塔技術。

上圖為2010年5月6日，在白沙導彈靶場，獵戶座飛船的逃逸系統正在進行點火飛行測試的場景。

開傘成功的獵戶座飛船正在緩緩飄向地面。

全文結束。

用拜倫的幾句詩篇向宇航員和所有奮鬥在人類太空探索第一線的工程師致敬：

看！

刀劍，軍旗，遼闊的戰場！

榮譽和希臘，

就在我周身！

那由盾牌抬回的斯巴達人，

何曾有過這種馳騁！

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！