七月二十九(中国只需8)

俄罗斯卫星通讯社12月21日报道,消息人士称造成泄漏事故的是一个直径约0.8毫米的小孔,3个大气压下44升制冷剂在3小时内全部漏光。该报道还表示俄在国际空间站的联盟MS-22飞船在太空条件下无法修复,首次太空救援或将实施!

联盟号MS-22:冷却剂泄漏无法修复

12月15日发生泄漏事故后,俄航天局起初的判断还是挺乐观的,虽然因为冷却剂泄漏在16日发生了温度失控,达到了50℃,但当晚就控制住了温度,并下降到30℃!17日,俄航天局仍然测试了MS-22的发动机,并且宣布MS-22飞船目前正常,没有必要紧急返回。

但事情发展似乎有些超出俄航天局专家预料,18日俄航天局宣布利用美国舱段的摄像机再次进行仔细检查,19日晚俄航天局宣布找到一个0.8mm的破口,周围已经发黑,这应该是冷却剂泄漏后遗留的痕迹。

在轨无法修复?

笔者在此前出了个馊主意,既然只有一个0.8毫米的小孔,是否可以采用直接更换散热板或者在轨焊接修复的方式,然后再加注制冷剂,如果在地面,这个操作技术难度并不大,一般的作坊级别的技术即可完成修复。

还有另一个修复方式更暴力直接,这个位置如果是冷却管路的分支,那不妨用国际空间站上常备的环氧树脂注入,直接将这个区域的管路封闭,散热功率可能会减小,但并不是长时间工作,满足返回数小时即可。

不过据卫星通讯社报道称,俄航天局知情人士称在国际空间站条件下无法修复这种损坏。即使在出舱期间对孔进行密封,但如何在3大气压下将44升制冷剂注入散热器?更别说温度控制系统随后应在压力下进行特殊检查,这在轨道上原则上是不可能做到的。”

虽然笔者对联盟MS-22的飞船制冷系统不了解,但我们知道给空调加注制冷剂很简单,只需一个装载了制冷剂的压力钢瓶与空调加注口对接,然后打开阀门加注,压力达到标准即可,然后关闭阀门,断开连接,再封闭加注口,任务完成,关键是能堵上破口,这个难度应该是比较高的。

当然俄罗斯不打算维修是他们的问题,出于安全考虑,俄航天局有顾虑也是正常的,现在是有条件发射救援飞船,如果山穷水尽,也许笔者的馊主意也许就能用上了。

首次太空救援或将实施:中国只需8.5天,为何俄罗斯要30天?

飞船损坏无法维修,那么剩下的办法就非常有限了,之前笔者讨论过一起坐龙飞船回地球,因为在国际空间站上有俄航天局的MS-22和SpaceX的龙飞船一共两艘飞船,而龙飞船当年设计是7个座位的,载人能力完全没问题,但站票经过论证后不行,主要是返回过程中冲击太大,容易发生危险。

俄罗斯已经拒绝美国的帮助

另一个办法当然是发射救援飞船先把宇航员带回来,然后再发射一艘飞船将轮班的宇航员送上去,因为在国际空间站上必须要有与宇航员对应的撤离飞船,所以真正的太空救援即将开始,而据俄罗斯航天局在18日表示,即使救援飞船加速发送至国际空间站也将耗时约1个月。

也就是说如果现在国际空间站的宇航员要紧急撤离,那么救援飞船也只能一个月后抵达,这似乎有点慢,而我国在神舟十三号发射后有相关报道称紧急救援只需8.5天,两者相差为何那么大?

  • 太空救援:前苏联时代还真执行过一次

2017年时有一部《太空救援》的电影上映,与《火星救援》不一样的是《太空救援》是一次真实事件改编的电影,是前苏联空间站在太空失联后进行抢险救援的过程,情节相当不错,不过与真实历史还会略有差别,下文来简单了解下这个救援过程:

1982年4月19日,质子号火箭将Salyut-7(礼炮-7)送入了近地点279千米,远地点284千米,倾角为51.6°的轨道,这是一个由两个圆柱形密封宜居舱组成——过渡舱段 (PO) 和工作舱段 (RO),通过锥形过渡相互连接的单舱段型空间站。整个空间站长14.4米。最大直径为4.15米,内部可用空间为82.5立方米。

空间站中部的工作舱用于飞行控制、实验、锻炼、饮食、睡眠和休息。对接舱段则用于对接飞船,宇航员可以在过渡舱通过一个用密封盖关闭的减压舱后进入太空工作。属于前苏联第二代空间站的最后一个。

失联抢险:历史上第一次

从1982年开始到1984年,有多艘载人飞船对接到礼炮七号,其中在1984年4月的联盟号T-11飞船停靠期间,印度首位宇航员Rakesh Sharma登上太空并进入礼炮七号工作,并且在和T-10任务的宇航员一起,总共6人在轨工作。

联盟T-12飞船于1984年7月29日返回地球,T-11也于1984年10月2日返回地球,此后的礼炮七号开始长达6个月的无人值守期,1985年2月11日,礼炮七号与莫斯科地面控制中心的联系中断了,原因是违规操作:

1985年2月11日,莫斯科地面管理中心测控员报告空间站设备电流异常,为保护设备,地面控制远程关闭了远程无线电通信系统的主要无线电发射机,准备启用备用设备,但在重启过程中值班人员违反了操作规定,打开了一个已经有明显故障的设备,结果短路发生导致雪崩式奔溃,空间站通信完全中断。

而失去地面控制校正信号的礼炮七号轨道高度开始下降,因为在300千米以下的轨道,在密集大气分子阻力下,轨道下降速度很快,不久后就将重返大气层彻底烧毁,因此苏联航天器总局决定发射飞船将其“修复”。

1985年6月6日,联盟T-13在联盟号-U火箭的强劲推力下升空,宇航员Vladimir Dzhanibekov和Viktor Savinykh被委以在没有空间站任何通信支持的情况下对接礼炮七号的重任!6月8日,该机组在不受控制的制导的情况下完美对接到了礼炮七号,Vladimir Dzhanibekov高超的对接技术经受住了考验。

对接后发现由于电源故障,空间站温度已经降至-3~-5℃,供水系统已经结冰,太阳能电池也未能对准太阳,化学电池电压已经进入保护,机组人员利用联盟T-13飞船的动力对准太阳,重启电池,解决结冰的舱内设施等问题,最终在6月14日成功重启礼炮7号,并在6月23日迎来了修复后的第一艘进步号无人货运飞船。

9月18日,换班的联盟T-14载人飞船停靠礼炮七号;9月26日,联盟T-13返回地球,这次救援任务算是圆满结束了!从这些案例也可以看出,前苏联在空间站的运营与应急处理上有非常深的理解,而俄罗斯航天局继承了前苏联航天的传统,笔者相信他们可以解决这次制冷剂泄漏的“危机”。

俄罗斯宣布30天,为何中国只要8.5天

俄卫星通讯社在12月18日报道称,俄航天局需要约一个月的时间来加速向国际空间站运送“联盟”号救援飞船,取代受损的“联盟MS-22”。而在19日,俄航天局尤里•鲍里索夫表示,预备飞船将在2023年2月19日前做好发射准备,而不是之前计划的3月16日。

一个月都有点久了,还要到2月19日才准备好,这不是俩月嘛,俄罗斯航天局这速度不太行啊,印象中中国航天曾表示过救援最快发射速度为8.5天!2021年6月18日,观察者网就曾报道“神舟飞船已具备快速发射和应急救援能力”:

而在2022年6月5日新华社的报道中,这个时间被确定为8.5天,笔者当时还嫌弃这8.5天是不是有点久了哈,结果还是中国速度啊!

为什么俄罗斯发射要那么久?

有朋友表示,俄罗斯军方在10~12月连射3枚军用卫星,导致联盟火箭不够用了,其实这个理解有一些道理,发发射卫星和联盟号MS-23飞船的并不是同一个型号,比如12月1日发射用的是联盟-2.1b火箭,而MS-23飞船发射则是联盟-2.1a火箭。

两者的区别是2.1a的第三级仍由旧的联盟号发动机推进,2.1b的发动机升级,增加了上面级运作时间,从而将有效载荷能力从7吨提高到8.2吨,从这个角度看部分配件存在互换性,因此相互调用可能性确实存在。

但我们也要确认一点的是,俄罗斯也有我们类似的滚动机制,也就是说当联盟MS-22飞船发射后,MS-23和联盟-2.1a火箭就已经在拜科努尔发射场了,并且优先级是最高的,不可能会被军事发射“挤占”,毕竟有俄罗斯宇航员在国际空间站上。

唯一的可能是保障状态,国际空间站已经运营了20多年的,俄罗斯则是最重要的“运输队长”,国际空间站上有常态化的紧急撤离飞船,因此地面保障并不需要达到“热备”的状态,因为一枚低温火箭要保证“热备”很难,比如它不可能一直竖在发射台上,这对火箭结构是个考验。

另一个则是燃料加注,煤油类燃料很简单,可以长期保存,但液氧不行,这个低温燃料只能随用随加,还需要载荷多次测试,如果是载人飞船,测试要求会更严格。因此这个时间怎么也得数天,而如果还在总装大楼内的话这个时间可能就更久了,中国航天的8.5天应该是在极端的保障情况下,而这个保障条件不是谁都能达到的。

CZ-2F

因此同样都已经有了火箭+飞船的中俄两国航天机构,保障情况的差异就会导致从8.5天延期到一个月,我国空间站在未来常态化运营稳定后可能会降低保障级别,当然这个只是笔者的猜测而已,因为这个保障时间与风险评估是有关的。

延伸阅读:火箭发射到底要经过哪些步骤?

火箭不是二踢脚,所以发射过程很麻烦,一般在拜科努尔总装厂房现场的基本已经是大型部件了,只要将其“装起来即可发射”,但一枚火箭却不像飞机加油那样,过程还是比较复杂的:

  • 1、总装与测试:正常情况下这个时间是最久的;
  • 2、从总装大楼转运到发射台;
  • 3、火箭加电测试、载荷加电测试
  • 4、加注常温燃料、加注低温燃料;
  • 5、发射演练;
  • 6、状态检查;
  • 7、低温燃料补加;
  • 8、发射准备工作;
  • 9、加载导航数据;
  • 10、准备发射;

SLS火箭和中国的长征系列火箭都是垂直总装的,联盟火箭是水平总装,待火箭组装完成后会装载飞船,最后装上逃逸火箭,这是载人火箭发射特有的标志。

2018年10月11日,MS-10发射时助推器分离后撞上一级导致爆炸,逃逸火箭启动,飞船成功落地,宇航员获救。


转运到发射场后有的工作可以同时铺开,比如测试和发射演练,其中非常关键的就是载荷测试,由于载荷电池容量有限,上火箭后会断电进入休眠,发射前会多次唤醒并测试,而载人飞船则会经过更多的安全测试演练。

另外还有状态检查也是随时的,比如火箭的各种状态、准直程度等进行监测;动力单元会对发动机状态、燃料状态进行检测……此外,还有对靶场天气的密切监查,精确预报温度、风力等等。

还有燃料加注,一般载人火箭都是液体火箭,会在发射前48小时内加注,低温燃料加注好还需要不算补加,一直到发射前10分钟才会停止补加。

最后宇航员进入飞船,火箭导航数据加载,测控所有准备完毕,就可以准备发射了!

但必须要提醒一下的是火箭不是随便发射的,比如联盟载人火箭发射需要等国际空间站星下点经过拜科努尔发射场前大约15分钟发射,当然国际空间站也可以调相机动满足这个条件,但只能微调。

联盟号火箭从发射到国际空间站:

  • 1、0秒:点火起飞;
  • 2、114秒:抛弃逃逸火箭,高度39千米;
  • 3、115秒:抛弃联盟火箭的4个助推器,科罗廖夫十字在此时出现,高度46千米;
  • 4、118秒:联盟火箭的一级火箭分离,高度49千米;
  • 5、165秒:抛弃整流罩,高度84千米;
  • 6、288秒:联盟火箭的二级火箭分离,高度167千米;
  • 7、526秒:联盟火箭的三级火箭分离,高度202千米
  • 8、3~4小时:联盟号飞船对接到国际空间站(MS-22时间为3小时12分),高度415千米

联盟号抵达国际空间站,接回宇航员准备返航,“救援”告一段落!

#所见所得,都很科学#

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