载人航天之路不平坦
众所周知,人类向外层空间发展、征服太空是一项探险活动,在载人航天活动中,保证人的生命安全是第一位的。本文通过浅析载人航天活动中易被忽视的事故原因,以此引起人们对航天安全的关注。
2002年11月10日,美国“奋进”号航天飞机虽然已耸立在发射台上,但不能如期发射,先是发现有氧气泄漏,后又因航天员“身体不适”使发射时间一拖再拖,直到11月23日才发射升空。有些媒体就此直言说,这种现象类似过去“阿波罗”13号登月飞船事故或“挑战者”号航天飞机空难事故的前奏。人们的担心不无道理。因为载人航天活动中的事故时有发生,如“和平”号航天站在太空运行十几年就发生了大大小小近百起事故,其中最为严重的是1997年与“进步”号飞船在太空撞击和航天站内氧气装置破裂引起的火灾。上述事故造成了站内断电、污染、仪器损坏以及人员轻度中毒和负伤。不难看出,影响或危及航天人员安全的事故仍是载人航天路上的最大障碍。
为了保证人在太空安全地工作与生活,航天科学家、工程师和医学专家付出了辛勤的劳动,建立起严格的管理制度和操作规程,制订出安全指标。但是仍然有事故发生,这是为什么呢?导致事故发生的原因除了科学技术水平的限制外,主要是人为的失误。因此,对这些人为失误的原因进行具体分析,有益于未来载人航天事业的发展。
人为失误(Human error)是指操作者(设计、管理、指挥、工程技术人员和航天员)不能按规定的工作程序、精度、时间顺序完成规定的操作和行为,而导致机器、设备、器件和整机系统的损坏、甚至机毁人亡。在载人航天中所发生的人为失误有以下几种。
一、设计、检验人员的人为失误
设计失误是指航天系统工程设计人员在产品设计过程中,因缺乏工效学基本知识和相关学科的协调能力,设计的产品有误或使用了不合格的产品、程序而造成事故。检验失误是指在产品质量或系统检验、测试过程中,未能发现不合格产品或错误的运行程序而导致的事故。上述这些事故最突出的例子是1986年1月美国“挑战者”号航天飞机机毁人亡的重大载人航天事故。事故原因是由于航天飞机右侧固体火箭助推器连接处,因设计上的缺陷和当时发射环境的气温过低,导致密封环失效引起爆炸。捆绑在航天飞机两侧的固体火箭助推器由4节组成,每节之间由钢钉铆牢后,再用两道合成橡胶密封环密封起来。密封环失效的原因是原设计有问题,忽视了微小部件的作用,采用了不适于低温环境的材料,而且设计强度也不够。当航天飞机发射升空后,密封环不能封住固体火箭燃烧室内高温高压燃气而失效,这样就在两节火箭钢套接缝处出现裂缝。固体燃料燃烧时产生的火焰从裂缝冒出来,其温度达3000多摄氏度,火舌越窜越长,最后吞没了外燃料贮箱,发生爆炸,航天飞机瞬间被炸成碎片。该事故还反映出检验人员的失误,在此前几次发射过程中,他们已发现这类密封环有损坏现象而未能引起注意,致使它“带病”升空,酿成大祸。这一事故除给美国造成巨大的心理压力外,最重要的是给世界载人航天史上留下深深的烙印。
第二个例子是1970年美国“阿波罗”13号飞船登月失败的事故。虽然在这次事故中3名航天员生还,但它的事故原因所引起的教训是深刻的。这艘飞船是在飞往月球途中,因服务舱液氧贮箱爆炸,使飞船内缺氧、断电,引发了航天员在太空遇险。液氧贮箱为什么会爆炸呢?原来是服务舱加温系统的两个恒温器开关出了毛病。这种开关原设计采用的是28伏电压开关,后改为65伏。在制造飞船的过程中,仍使用了28伏电压开关。因电压开关在超负荷的情况下失去了保护作用,致使加温系统的管路温度上升到532摄氏度,严重破坏了其附近电动线路的聚四氟乙烯塑料的绝缘性,从而导致了液氧贮箱的爆炸。除上述事故以外,还有多余物造成的事故隐患。1993年4月,美国“发现”号航天飞机右侧的固体火箭助推器在返回地面的例行检查维修时,维修人员在其底板槽子里,竟发现一把长20厘米的钳子卡在其中,而且它还拖着一条46厘米的绳子!这样的多余物在飞行前的例行检查中却没被发现。这个事件使美国航空航天局的官员十分震惊。他们认为,这个事故未能引起机毁人亡的悲剧,真是万幸。
二、由于过于相信自己的“技术”过硬而麻痹,忽略执行原飞行方案而引发的事故。
最典型的例子是前苏联发射“联盟”11号飞船返回时所发生的飞船漏气,造成3名航天员死亡的事故。1971年,正是前苏联与美国进行激烈的争夺太空优势的关键年头。当时美国已成功地完成了3次月球登陆,星条旗已插在了月球。前苏联为了在近地空间创造奇迹与美国抗衡,他们发射了第一艘航天站“礼炮”1号。发生事故的“联盟”11号飞船,正是与“礼炮”1号航天站对接成功的第一艘飞船。3名航天员由飞船进入航天站内工作,并创造了23天18小时22分当时人在太空生活时间的最高记录。为此,前苏联政府官员和参与载人航天系统的人员都异常兴奋。国家广播电台、电视台不断宣传这次飞行的意义,举国上下为这次航天站与飞船的对接成功而欢呼,并为航天员在太空停留近24天的业绩和表现兴奋不已,有人还在报刊上写文章、作诗来赞扬这次成功的飞行。正当大家处于乐观情绪时,悲剧的苗头已隐约地出现了。
在飞行程序上已明确规定,在起飞、返回阶段,航天员要穿航天服以防万一。航天服是载人航天中不能缺少的安全保障系统之一,能够提供适于人体的压力、温湿度、氧气等各生活要素。航天服分舱内航天服和舱外航天服。航天员穿上舱内航天服可保障在飞船发生破损、漏气等意外事故时安全无恙。舱外航天服又分为脐带式和背包式两类。脐带式航天服不能离开飞船、航天站等载人航天器,它有一条类似脐带的管道与载人航天器连接。在舱外活动时,由飞船或航天站通过脐带供给航天员氧气、压力等生活要素。而携带背包式舱外航天服,可独立供应航天员氧气、压力等生活要素,背包内还含有支持航天员活动的动力系统。
1971年6月28日,前苏联航天地面指挥中心发出指令,要“联盟”11号飞船返航。3名航天员接到指令从“礼炮”1号航天站返回飞船,并检查了飞船各个系统,要带回地球的物品也齐全。这时按飞行程序他们应穿上舱内航天服,但他们没有这样做。他们过于相信飞船的结构性能,再有也未收到地面指挥中心要他们穿航天服的指令。6月29日莫斯科时间晚上9时,飞船与航天站分离。分离成功后的飞船启动了动力系统开始返航,在太空轨道继续飞行了4个小时,几次调整再入姿态,并一直与地面保持联系。6月30日午夜1时35分,“联盟”11号点燃制动发动机,按程序再入大气层,抛掉服务舱。在下降过程中,飞船座舱的一个压力阀被震开,只有几秒钟的时间座舱内的大气就漏光了,形成飞船座舱快速减压(也称爆炸减压)。3名航天员没有航天服的保护,因急性缺氧、体内液体沸腾、意识丧失而死亡。此时,地面毫不知晓,欢迎英雄归来的人群正在预定地点等候。飞船降落后,人们一同奔向飞船。舱门打开后,人们立刻被突如其来的场面惊呆了,人们看到的是3具在平静中死去的尸体。
三、由于航天员操作失误造成的事故。
1961年3月23日,在加加林还未进入太空的前苏联,航天员邦达连科进行了一次为期10天的地面纯氧隔离实验,这显然是为了航天员准备进入太空进行的实验。当实验快要结束的时候,邦达连科误把一个浸有酒精的药签扔到一个热球上而引起舱内失火,他试图灭火但未做到。科研人员还没来得及降低舱压、开启舱门,航天员已被烧死。
1966年3月,美国“双子星” 8号飞船在太空飞行时,由于一名航天员开错了一台姿控和轨道机动发动机开关,导致飞船在太空翻滚,因无法完成预定任务而被迫返回地面,险些酿成大祸。
1977年底,前苏联发射的“联盟”26号飞船与“礼炮”6号航天站在太空对接。格列奇科准备穿着舱外航天服进行舱外作业,罗曼年科的任务是在舱内作业。当格列奇科穿着舱外航天服出舱进行“太空行走”时,未穿舱外航天服的罗曼年科也把头伸出了舱外。他在观赏宇宙奇观异景的同时,其身体几乎被甩出舱外。在这千钧一发之际,已出舱的格列奇科一把拉住了他,并将他堵在舱内,避免了事故的发生。
四、还有一类事故是在载人航天初期,也就是航天技术在探索、实验阶段发生的,这些事故为后人提供了经验、教训。
1967年1月,美国“阿波罗”4A的航天员在地面进行实验时,含纯氧的实验座舱失火,舱门不能开启,致使3名航天员烧死。1967年4月,前苏联发射的“联盟”1号飞船在重返大气层后,由于主降落伞绳未能展开,飞船高速撞击地面,航天员遇难。还有一次从表面上看已成功完成的飞行,实际上也发生过重大的事故,这就是人类首次载人航天的“东方”1号飞船太空之旅。这次飞行在发射和太空飞行两个阶段还算顺利,但在返回地面阶段遇到了麻烦。“东方”1号飞船的结构是由载人球形密封座舱和圆柱形仪器舱两大部分组成。仪器舱的顶部配有可供飞船改变航向的制动火箭。其返回程序是制动火箭点火,座舱与仪器舱分离。座舱降到离地面7000米,航天员被弹出舱外,乘降落伞软着陆。事故出在座舱与仪器舱分离时,由于两舱连接处的缆线连接不当,致使座舱与仪器舱一时难以分开,造成飞船快速旋转。原设计要求两舱10秒钟内分离完毕,而实际上10分钟才勉强分开,险些将飞船留在太空。在那让人揪心的10分钟里,密封舱不断地旋转,舱内的加加林也跟着滚转。他用极大的耐力忍受着头晕目眩的折磨。尽管加加林返回了地面,但地面指挥中心人员、政府最高领导都为他捏了一把汗!当时的前苏联领导人赫鲁晓夫在飞船着陆后的第一句话就是:“人还活着吗?”
美国在载人航天活动初期也不断发生事故。“水星”号飞船是第一个飞船型号,在运作过程中也不太顺利,险些发生人命事故。“水星”4号飞船在进行亚轨道飞行后,返回地面(在水面回收),还没等救援人员到达,座舱就突然开启,舱内进水,航天员慌忙逃出后落在水里几乎溺死。“水星”7号飞船从太空返回时,由于定向系统失灵,远离着陆点,使航天员在水上漂泊了3个多小时才被救回。
载人航天初期发生的事故,无论大小都可以理解,因为任何一项科学事业都是要付出代价的。但人为失误所引起的事故应该倍受重视,这对还没能把人送入太空的国家,还是频繁发射载人航天器的国家,都要付出更大的精力去预防事故的发生。
责任编辑:兆 然■
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