由于國(guó)際空間站空氣泄漏問(wèn)題加劇,兩名俄羅斯宇航員在5日展開維修行動(dòng)。與此同時(shí),另外5名宇航員一度進(jìn)入“龍飛船”避險(xiǎn);在維修行動(dòng)停止后,避險(xiǎn)宇航員又重新回到國(guó)際空間站。
據(jù)報(bào)道,國(guó)際空間站的漏氣問(wèn)題最早可以追溯到2019年,之后多年來(lái)一直存在,漏氣的程度時(shí)高時(shí)低。在過(guò)去幾個(gè)月里,針對(duì)這處長(zhǎng)期存在漏氣問(wèn)題的艙段,美俄雙方一直就漏氣的原因和維修方案展開爭(zhēng)論。
常年漏氣成國(guó)際空間站老大難問(wèn)題
常年在軌運(yùn)行的國(guó)際空間站,多年來(lái)一直存在斷斷續(xù)續(xù)的漏氣問(wèn)題。多次修補(bǔ)、反復(fù)維護(hù),卻始終沒(méi)法根治。那么,國(guó)際空間站為什么會(huì)持續(xù)漏氣?一起來(lái)了解。
專家觀點(diǎn):泄漏主因 疲勞損傷和超期服役
本次發(fā)生泄漏的“星辰”號(hào)服務(wù)艙,是國(guó)際空間站俄羅斯段的主要艙段,具體漏點(diǎn)位于星辰號(hào)與飛船對(duì)接接口之間的過(guò)渡艙段。

北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副教授 張曉天:關(guān)于泄漏的原因,從目前各方分析來(lái)看,主要存在兩個(gè)問(wèn)題:一是疲勞損傷,二是超期服役。

首先是疲勞損傷,這主要是由熱應(yīng)力循環(huán)所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部損傷。國(guó)際空間站大約每90分鐘繞地球一圈。在這一圈中,當(dāng)太陽(yáng)光直射時(shí),其表面溫度可達(dá)120℃;而當(dāng)空間站轉(zhuǎn)到地球背面、陽(yáng)光被遮擋時(shí),表面溫度又會(huì)下降至零下150℃。在這種頻繁的一冷一熱交替環(huán)境下,空間站結(jié)構(gòu)會(huì)不斷積累內(nèi)部損傷。不過(guò),這種情況本身就是空間站必須耐受的考驗(yàn),在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)被充分考慮,使其具備充足的承受能力,能夠保障安全。然而,這就引出了第二個(gè)問(wèn)題,即超期服役。

“星辰”艙于2000年發(fā)射入軌,設(shè)計(jì)壽命為15年,到目前已經(jīng)超期服役了11年,材料和焊縫都出現(xiàn)了老化問(wèn)題,再加上太空的極端溫度環(huán)境,就出現(xiàn)了損壞泄漏的情況。
多方運(yùn)營(yíng)難協(xié)調(diào) 小毛病拖成大隱患

國(guó)際空間站由16個(gè)國(guó)家共同建造、運(yùn)行和使用,是有史以來(lái)規(guī)模最大、耗時(shí)最長(zhǎng)且涉及國(guó)家最多的空間國(guó)際合作項(xiàng)目。不過(guò),也正因?yàn)槎鄧?guó)攜手,艙體焊縫、密封膠圈先天存在細(xì)小瑕疵,就像拼接的積木,難以嚴(yán)絲合縫。加上運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)、維修方案難以統(tǒng)一,小泄漏只做臨時(shí)修補(bǔ),無(wú)法徹底整改,最終導(dǎo)致故障逐年加重。

北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副教授 張曉天:NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)內(nèi)部正式風(fēng)險(xiǎn)管理分類采用的是5×5風(fēng)險(xiǎn)矩陣方式,即橫軸表示后果的嚴(yán)重性,縱軸表示事件發(fā)生的可能性。根據(jù)這一體系,“星辰艙”所出現(xiàn)的一系列泄漏問(wèn)題最終被評(píng)定為最高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)——5×5=25分,屬于最具危險(xiǎn)性的一級(jí)。

在本次泄漏事件的處置過(guò)程中,美俄雙方一度出現(xiàn)分歧。俄羅斯方面提出的方案較為激進(jìn):由于目前找到的疑似泄漏點(diǎn)位于“星辰”艙內(nèi)且被一個(gè)支架遮擋,俄方宇航員計(jì)劃切割掉該支架,以便進(jìn)行修補(bǔ)。而美方則更為謹(jǐn)慎,認(rèn)為切割支架這一操作本身就可能導(dǎo)致裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展,甚至引發(fā)更嚴(yán)重的破壞風(fēng)險(xiǎn)。因此,在俄羅斯宇航員準(zhǔn)備實(shí)施切割操作時(shí),另外5名宇航員進(jìn)入“龍飛船”進(jìn)行避險(xiǎn)。

最終,雙方達(dá)成一致,暫時(shí)放棄了切割支架的操作,轉(zhuǎn)而采取以修補(bǔ)與隔離為主的、更為溫和的處置措施,并繼續(xù)商討其他解決方案。
“星辰”艙不可或缺 維修艱難根治尚缺方案
多年來(lái),“星辰”號(hào)服務(wù)艙一直處于修修補(bǔ)補(bǔ)的狀態(tài),那么這臺(tái)超期服役的“老爺車”為什么不能干脆封閉停用呢?它在國(guó)際空間站的運(yùn)行中承擔(dān)著哪些核心作用?
發(fā)生泄漏的“星辰”艙具有國(guó)際空間站眾多的基礎(chǔ)保障功能,包括提供載人和貨運(yùn)飛船的對(duì)接接口,承擔(dān)人員和貨物的輸送,另外還為國(guó)際空間站提供著完整的人員生命支持系統(tǒng)。

北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副教授 張曉天:這個(gè)系統(tǒng)在全國(guó)際空間站上就兩套,美國(guó)段一套,俄羅斯段一套。另外艙上還帶有空間站的姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī),用于空間站的軌道提升、碎片躲避機(jī)動(dòng),以及姿態(tài)控制備份等等目的。假如咱們說(shuō)封閉PrK(過(guò)渡艙段)這個(gè)部分,那么將會(huì)失去一套對(duì)接接口的能力,此后飛船就再也無(wú)法和“星辰”艙對(duì)接了,人員和貨物都得轉(zhuǎn)向其他通道,假如把整個(gè)“星辰”艙封閉了,就會(huì)連帶失去一整套生命支持系統(tǒng),還會(huì)損失姿軌控能力等嚴(yán)重的問(wèn)題,所以這兩個(gè)都不是能輕易放棄的選項(xiàng)。

正因如此,“星辰”號(hào)服務(wù)艙的修補(bǔ)堵漏工作迫在眉睫。專家表示,在輕微漏氣時(shí),可分段關(guān)艙排查點(diǎn)位,貼航天專用密封補(bǔ)丁,依靠?jī)?chǔ)氣罐定期補(bǔ)氣;如果發(fā)生中度泄漏,宇航員就需要出艙,在外壁加固修補(bǔ)破損位置;一旦發(fā)生險(xiǎn)情泄壓,宇航員必須緊急進(jìn)入載人飛船避險(xiǎn),并封閉故障艙段。不過(guò),受太空環(huán)境限制,現(xiàn)有手段只能臨時(shí)堵漏,無(wú)法從根源上修復(fù)破損的艙體。
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