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全面布置全程救生保证宇航员平安

http://www.sina.com.cn 2003年10月15日12:06 中国航天报

  本报记者 石磊

  尽管地面的一切准备工作都朝着“零故障、零缺陷”的目标奋斗,努力为飞船铺就一条平安大道,但是客观条件所致,载人飞船工程的可靠性指标只能达到百分之九十七,仍然会有百分之三的意外可能发生。所以飞船和火箭的设计师们必须采取应急救生的措施,在航天员一旦出现危险时,能有一把起死回生的“杀手锏”。

  应急救生是航天员生命安全的最后一道防线。神舟飞船应急救生系统主任设计师李颐黎和他的攻关组,从大气层内到大气层外救生,从境内到境外救生,从陆地到海上救生,把可能影响航天员安全的各种因素统统考虑进来,一一制定了相关对策。把其间每一分每一秒中万一出现的险情,件件揽入胸中,事事均有良策,真正为航天员构筑了平安保险。

  待发段特殊滑道化解险情

  待发射段,是指航天员进入飞船座舱至火箭点火这一时间段。设计师们根据世界载人航天历史上各种情况的综合分析,认定此时的危险源主要是火箭推进剂泄漏、着火,火箭发生故障等,一旦发生故障,以航天员迅速离开发射台的手段,实现保证航天员安全的目的。

  按照预定程序,在火箭点火前2小时45分,航天员乘电梯进入飞船座舱,参与射前人—船—箭一地功能检查;点火前1小时20分,工作人员关闭舱门;点火前5分钟,航天员系好束缚带,关闭头盔面罩,戴好手套,准备升空;火箭、飞船的故障检测和逃逸救生系统开始进入工作状态。

  在点火指令下达前,如果出现紧急情况,火箭、飞船研制者设计了两种救生模式,一是通过特殊滑道或防爆电梯迅速撤离危险区,二是采用逃逸飞行器连人带船一起飞离危险区。

  乘滑道和电梯撤离的前提是时间有余量。航天员要迅速从座椅处攀上近2米高的舱口,在医保人员和勤务人员的帮助下,快速打开飞船舱门,以最快速度钻出飞船。飞船舱门正对着第九层发射塔架,旁边有一个航天员专用防爆电梯可以乘电梯撤离现场。如果塔架已经断电或时间实在紧迫,航天员就要赶紧跑到撤离滑道入口处,一条特殊滑道直挺挺地通到地下安全隐蔽室,航天员必须沉着果断地跳下去。九层塔架相当于十几层楼房高,跳下去还不摔死了?其实不然。

  紧急撤离滑道由钢套管和高弹力阻燃救生袋组成。救生袋是一个直径较小、仅容一个人进去的高50多米的大尼龙口袋,外层为防火的玻璃纤维,能防止大火烧蚀;中层为弹性纤维层,能适应不同身材的逃逸人员控制下降速度;最里层为特殊纤维层,用来支撑救生袋的全部重量,并且表面柔软,摩擦系数较小,下滑舒适。跳进救生袋时,航天员要先把腿放入滑道,双腿叉开,伸开肘部及手便可以控制下滑速度,当用力撑住口袋壁面时,能完全停止下滑。口袋底部有海绵减震软垫,口袋的出口处还要拧几下,防止下滑者由于速度过快出溜好远而摔伤。为了防止静电产生,发射前还要用水浇湿整个滑道。

  从口袋里钻出来,便是发射架基座下面的一条通道,穿过防爆门、密封门,可以撤离到安全的地下掩蔽室,逃离危险区。在中国航天员平时的训练中就有这个科目,紧急撤离的路线早就演练过多次。

  在世界载人航天的历史上,1967年1月27日美国阿波罗4A飞船地面试验着火,是发生在发射台上惟一的一次死人事故。当时,阿波罗4A飞船和土星5号火箭在进行地面联合模拟飞行试验。飞船中有3名航天员。如果这次试验成功,他们将进行登月前的轨道飞行。当训练进入最后的倒计时时,突然程序中断,通话器里听见航天员在大喊:“着火了!”“快放我们出去!”等毫无准备的救援人员跑去打开舱门,3名航天员已全部被烧死在舱内。后来查明,起火原因是电线短路和舱门设计不合理。阿波罗飞船座舱里气压较低,打开舱门的时间设计为90秒,着火后,舱内形成负压,无论里面还是外面在短时间里都无法打开门。中国飞船的设计师充分考虑了打开舱门的细节,使舱门无论从里面还是从外面,不超过3秒钟就能迅速打开。

  如果险情一触即发,时间不允许航天员出舱进入滑道,火箭上的故检系统会快速发出一系列信号,逃逸塔上的主发动机立即点火,逃逸飞行器可以带着飞船快速升空,使航天员脱险。

  上升段让飞船听话受控

  民航的人身保险是以飞机的整个航程时段为保险单位的,而对航天员的人身安全,火箭和飞船的设计师是以秒甚至毫秒的时间段来全程保障的。

  在发射上升阶段,最大的危险来自火箭的故障,比如,发动机推力不足,姿态不稳,或偏离预定轨道等。这时,救生的办法分发射台救生、低空逃逸塔救生、高空无塔救生和大气层外救生四种,共有5种模式。

  李颐黎研究员说,如果火箭在发射台上发生意外,必须迅速使火箭终止发射程序。这种情况并不鲜见,1964年12月8日,美国发射双子星座2号飞船时,火箭点火1秒遇到故障,实施了紧急关机,泄出推进剂后,推到第二年1月才实行了再次发射。美国航天飞机第19次飞行时,点火3秒,也因故障实施紧急关机,航天飞机自动熄火停止了发射。1992年3月22日,中国为澳大利亚发射卫星,因4个火箭助推器发动机中的2个未能正常点火,火箭失稳,点火7秒也自动紧急关机,这事也证明中国早就掌握了灾难规避技术。

  火箭一旦从发射台上起飞,开弓就没有回头箭,这时的救生办法是使逃逸塔点火,拉着飞船迅速离开有故障的火箭。逃逸塔的作用是火箭起飞前5分钟到起飞后120秒钟期间,也就是飞行高度在0公里至39公里时,帮助航天员脱离危险区安全着陆。在世界载人航天史上,逃逸塔救生方式曾被使用过两次。

  火箭飞行120秒后,逃逸塔按照预定程序被抛掉,从120秒到200秒的时段,火箭飞行的高度约在40公里至115公里,此时,如果火箭发生险情,运载火箭和飞船将采用无塔逃逸救生模式,依靠安置在整流罩上的高空逃逸发动机和分离发动机使船箭分离,然后飞船进入返回程序自行返回救生。

  大气层外的救生是难度最大的救生。火箭飞行200秒以后进入了115公里的外大气层,再飞行280多秒便进入高度约207公里的飞船入轨轨道。这一段的救生时间跨度大、飞行距离远、速度快,直接导致箭船分离后返回舱落点散布范围很大。李颐黎研究员画了一张示意图,一看真叫人吓一跳———返回舱的航程大约有8000公里,仅海上落区就有5200多公里长!这么大的范围,即使返回舱安全落地了,地面搜救人员仍然无法及时赶到落点让航天员平安回家。是实施全过程救生呢,还是预设几个点救生?我国海上搜救能力十分有限,没办法几百公里布一艘船,随时待命救生,而且也根本花不起这么多的钱。可是如果仅仅预设几个救生点,万一航天员不落在“点”里怎么办?李颐黎和他的同事站在了进退两难的悬崖边。想参考一下苏美的经验,一查资料,他们傻眼了。前苏联由于国土面积较大,陆上航区较长,海上落区只有3500公里长,他们在海上布置了7艘船、110架固定翼飞机和179架直升机,搜救人员4500人;美国水星号飞船发射时,在海上设立了16个应急救生点,布置了24艘船,包括3艘航母以及126架飞机,动用人员2.6万。这样的物力、财力和人力的付出,都是我国的国情所无法承受的。


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