逃逸飛行器是什麼?它是如何救助航天員的?

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載人航天器運載火箭(簡稱載人火箭)與普通火箭在外形上最顯著的一個區別,就是載人火箭的頂端安裝著一個尖尖的逃逸塔。當火箭發生危及性命的緊急情況時,這個逃逸塔能夠與其他火箭部件組成逃逸飛行器,帶航天員迅速逃離危險區。本篇,讓我們來探秘火箭上這個不怎麼起眼的“救生隊員”吧!

逃逸飛行器是什麼?它是如何救助航天員的?

逃逸飛行器

為了保證航天員的安全,火箭上設計了多種救生模式,利用逃逸飛行器進行救生就是其中的一種。以我國發射載人飛船的火箭——長征2號F載人飛船運載火箭(簡稱長征2F載人火箭)為例,這種救生模式能夠在火箭起飛前90秒至起飛後120秒的時間內,也就是火箭的飛行高度在0到39千米左右時使用。

逃逸飛行器是什麼?它是如何救助航天員的?

長征二F載人火箭結構示意圖

為什麼會有這樣的限制呢?這是因為逃逸飛行器救生需要在火箭相關係統、部件全部就位且工作正常的情況下進行,而長征2F載人火箭的逃逸飛行器在火箭發射前30分鐘才具備啟動條件。因此長征2F載人火箭起飛前90秒才可以開始使用逃逸飛行器救生。而起飛後120秒是長征2F載人火箭逃逸塔分離的時候,之後逃逸塔離開火箭,航天員無法再使用逃逸飛行器救生。

使用逃逸飛行器救生的過程大致是這樣的:在火箭發射前90秒到起飛後120秒這個時間段內,火箭若是發生各種危及航天員生命安全的故障,逃逸塔會帶著載人飛船迅速飛離火箭航向,到達安全的上空。隨後,飛船返回艙會從逃逸塔中分離出來,帶著航天員安全著陸到地面上。

逃逸飛行器是什麼?它是如何救助航天員的?

逃逸飛行器救生過程示意圖

更有意思的是,逃逸飛行器只有在火箭發生故障需要啟動救生時,其內部機構才會鎖緊,穩固地“抓住”載人飛船,實現逃逸救生。那麼,逃逸飛行器內部是什麼樣的呢?

還是以長征2F載人火箭為例,它的逃逸飛行器主要由逃逸塔、上部整流罩和整流罩上的高空逃逸動力系統、上下支撐機構、柵格翼和滅火裝置等組成。逃逸飛行器內部包裹著神舟飛船,從上到下依次為飛船軌道艙、返回艙和推進艙。

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逃逸飛行器結構示意圖

讓我們重點關注下能夠在危急情況下鎖緊飛船上、下支撐機構。簡單來說,火箭正常飛行時,上、下支撐機構提供飛船與整流罩之間的彈性支撐,執行逃逸命令時,它們會同時鎖緊,固定飛船。

這是因為,上、下支撐機構各有3件,互成120°排列。其中,上支撐機構安裝在整流罩的前錐段。正常飛行時,鎖緊接頭受到彈簧作用,始終與飛船保持接觸,但內部有15毫米的間隙能夠移動,因此可以實現對飛船的彈性支撐。

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上支撐機構

下支撐機構安裝在整流罩的後錐段。正常飛行時,下支撐機構受碟簧推杆作用,使曲梁前後的兩個接頭緊靠在載人飛船上,再加上接頭內也留有活動間隙,因此也實現對飛船的彈性支撐。

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下支撐機構

一旦開始執行逃逸任務,上、下支撐機構的各鎖緊接頭鎖緊,其間能夠運動的間隙就被消除了,對飛船的彈性支撐就轉變為了剛性支撐,從而穩固飛船位置。

看了以上的知識,大家也許會產生這樣的疑問,逃逸飛行器是否在實際任務中得到過應用呢,是否真正使航天員得到救助了呢?別說,還真有這麼一回。

1983年9月26日,蘇聯聯盟型(SL-4)火箭即將發射聯盟T10A飛船,一切準備工作都有條不紊地進行著。發射前2小時,執行此次任務的航天員弗·季托夫和格·斯特列卡洛夫進入了飛船的返回艙。就在火箭即將發射的最後幾秒,故障傳感器突然發出警報:火箭底部著火了!地面人員得到消息後迅速發出指令,斷開整流罩與火箭、飛船返回艙與服務艙之間的連接。1秒後,逃逸飛行器將飛船帶離火箭,很快就飛上幾千米的高空,到達了安全的區域。幾秒後,發射臺上的火箭發生了爆炸。就在爆炸後不到兩分鐘,飛船返回艙安全著陸,兩名航天員安然無恙。這是一次非常成功的逃逸救生過程。

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聯盟T-10A飛船在發射臺上

聽起來是不是有那麼點驚險刺激呢?如果小夥伴們有任何關於逃逸飛行器的疑問或是想要分享的逃生經歷,歡迎留言哦!

逃逸飛行器是什麼?它是如何救助航天員的?

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參考文獻/

[1]黃春平,等.通天神箭——解讀載人運載火箭[M].北京:中國宇航出版社,2011.

[2]周鳳廣,徐克俊,等.戈壁天港——走進載人航天發射場[M].北京:中國宇航出版社,2011.

審校/楊潔

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