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航天科普|太空维修也有黑科技?空间站问题层出不穷,各种故障该如何处理?
来源: 中原区科学技术协会      时间:2023-03-25 04:58:02

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(相关资料图)

如果空间站停电停水还漏气,宇航员该怎么办?不少看过《太空救援》的人可能能够回答出一点,但它毕竟只是科幻作,不是纪录片。在危机四伏的太空中,真实的故障修复行动是如何进行的呢?

礼炮七号空间站

1985年,由于工作人员采取了错误的危机干预措施,前苏联的礼炮七号与地面的无线电联系彻底中断,这一自升空起便战功累累的空间站沦为了在太空中漂浮不定的失控飞行器。

考虑到国家航天事业的国际形象和持续发展,前苏联当即做出了维修空间站的决定。这是一场相当艰难的战役。他们派出了两位富有经验的宇航员乘坐联盟号飞船进入太空,完成与礼炮七号空间站的对接。前往礼炮七号空间站是一场孤注一掷的豪赌,没有人知道,在失联的这段时间里空间站内究竟发生了什么。

大家应该都开过盲盒吧?那时候进入礼炮七号的宇航员们就像是在开盲盒。如果空间站内部早已漏气,那么里面就是一片和太空没什么区别的真空区域;如果空间站内发生过爆炸,那么宇航员们就将获得一个毒气弹大礼包。好在两位宇航员进入空间站后,这些问题都没有发生。

不过大问题没有,小毛病倒是不少。空间站里面没有电,水也不够喝。两位宇航员只能利用电缆把电池连上太阳能帆板来充电,期间还要将太阳能帆板调整到能正常接受太阳光线的角度,这可是一项技术活,没有飞船驾驶经验的都不能够完成。

其实国际空间站建成以后,各种大大小小的故障就没断过,其中最值得一提的当属空气泄漏了。这个问题可大可小,轻一点可以忽略不计,重一点就是舱毁人亡了。

空间站漏气

1971年,前苏联“联盟11号”飞船在完成任务返回地球的过程中就发生了漏气事故。事情发生在轨道舱与返回舱分离的那一刻,原本应当一前一后接连启动的爆炸螺栓竟然同时爆炸,返回舱舱门的密封设备几乎瞬间被巨大的冲击力摧毁,舱内的空气飞速泄漏,根本来不及反应,最终舱内的三名宇航员全部遇难。

那么一般的空间站气体泄漏事故应当如何处理呢?可以参考一下国际空间站在2004年和2018年出现过的两起漏气事故。

这两起漏气事故的处理方式有一定的相似之处。在确定漏气来源上,两次事故都选择了通过逐个关闭舱门的方式来缩小故障范围,紧接着运用手持式超声波扫描设备找出泄露点所在的具体位置。确定漏气点后,一般的封堵方法也是先用胶带对漏点进行暂时的封堵,之后再利用环氧树脂胶水和胶布对漏点进行永久性的封堵。

当然,光是堵住漏气点还不够,进一步掌握漏气原因才能对症下药。

2004年的漏气事件,很大程度上是设备缺陷导致的。此次漏气事故的漏气点在“命运号”实验舱的一个舷窗上。宇航员在这一舷窗附近活动时,总是习惯性地将与舷窗相连的一个用来平衡气压的U型管当作扶手。久而久之,长时间的拉扯就导致了U型管与舷窗相连的密封位置出现了漏洞。此后,设计师便专门在舷窗附近增设了扶手。

而2018年的漏气事件则是一场人为事故。有关人员经过调查发现,MS-09号“联盟”飞船轨道舱舱壁上的漏气点是有人用钻头钻开的。而要在太空的失重环境中使用钻头,简直可以说是痴人说梦。很显然,漏洞在地面的组装过程中就已经产生了,事后有关部门也进行了相关的问责处理。

不过,就目前空间站技术的发展而言,前面两种漏气事故的处理方式应该算是比较传统的,不仅成本高,效率也十分低下,很难满足空间站目前的发展要求。

传感器黑科技

为了快速确定漏气点的位置,美国国家航天局兰利研究中心正在试验一种新的传感器系统,通过分析舱室外壁的振动信号,来确定漏气点与各个传感器的相对位置。但是,一般的设备在运行过程中也会产生一定的噪声与振动,这就意味着传感器在进行信号分析时将会面临不小的干扰。

目前,研究人员正在想办法攻克这一难题,相信不久之后就会有一项里程碑式的黑科技诞生,宇航员们在进行太空作业时也将多一个应对突发状况的法宝。

END

统筹|王小仙

编辑|新知小编

来源|新知博士团

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