正文 新維京時代的太空危機(2 / 3)

既然軌道低了不好,是不是提升到500千米以上,越高越好呢?空間站孤零零地漂浮在太空,其泄露的氧氣和氮氣需要補充、損壞的元器件需要更換、宇航員必需的食品、藥品都需要貨運飛船或者航天飛機(已退役)等天地往返器來補給。通常情況下,這些往返器先由運載火箭運送到240千米至300千米的停泊軌道,再經變軌機動“跳”到較高的空間站軌道。如果空間站的軌道太高,那往返器就需要更多的能量來進行變軌,或者一次隻能攜帶很少的補給品。

較小的空間站一次儲存不了太多貨物,每年需要多次補給。為了節省補給飛船的燃料,較小空間站的軌道需要低一些。而對於大型空間站來說,每年最多隻需補給一次,軌道可以適當提高。假設補給能力為一艘6噸重的飛船每3個月運送500千克補給品,小型空間站的最佳高度應在370千米附近,而大型空間站的最佳高度大約在520千米處。當然,影響軌道高度的因素是比較複雜的,目前國際空間站就維持在413千米到420千米的高度,顯然是考慮了補給之外的因素(如宇宙輻射、實驗科目等)。

單憑改變軌道高度的方式是無法完全避免空間碎片的,因為各種有心的無意的“垃圾”已經普遍存在於地球上空各種各樣的軌道上。美國在上世紀六十年代實施了 “西福特計劃”,旨在將4.3億根銅針散布到3 500千米到3 800千米之間的軌道上,以形成一個環狀金屬雲。在海底電纜被割斷的時候,美軍仍能借助這個雲團來實現全球通信。可惜這些銅針的散布並沒有全部按照計劃進行。直至今天,空間軌道上還有不少逃出預定軌道的銅針在遊蕩著。該事件被提交到聯合國處理,並最終促成了《外層空間條約》的誕生。

目前空間站主要靠監測較大碎片、忍受較小碎片(平均每5天就會遭受一次較小碎片的撞擊)以及變軌機動躲避和設置逃生艙的方式來預防新維京時代的冰山事故。

大火,太空滅火器的無奈

船舶是個易燃物遍地、人員密集的地方。一旦燃起大火,維京海盜們就會麵臨著兩難選擇:要麼留在熊熊火焰中,要麼跳進冰冷刺骨的海水中。兩個選擇的後果都有些不堪設想。

在太空中,火災的威脅也不可小覷。航天飛機執行前50次任務時,出現過5次火險。1982年前蘇聯“禮炮”7號空間站發生了嚴重火災,滅火器無力控製火情,最後宇航員不得不打開艙門讓太空的真空環境吸走艙內的空氣才保住了空間站。1997年,“和平”號空間站的大火也發展到了難以控製的程度,直至燒了14分鍾後,站內已無可燃物供燃燒時,火球才逐漸散盡。

比起維京海盜們,空間站中的宇航員們在火災麵前顯得更加無力。高高在上的空間站內屬於高氧氣濃度微重力環境。當然並不是說不受地球引力影響,而是空間站繞地高速運行從而營造出類似高速下行電梯那樣的失重環境。即使是遠在380 000千米以外的月球都難逃地心引力的威力,何況是在距離地麵僅僅數百千米的低近地軌道上。微重力環境中,火焰附近沒有明顯的空氣對流,因此火焰會呈球形,並且相當穩定,不會閃爍。火焰的能見度很低,通常不可見或者略呈藍色。這團靜逸飄忽且無聲的殺手溫度高達880℃,可以瞬間將紙張、電纜、衣物等物品引燃。通常的火警探測器主要依靠火焰的光、熱、煙塵等特征進行探測。而太空中的火焰可見性低,空氣對流不明顯也很難把熱量傳遞到探測器上,艙內充足的氧氣供應使得太空的火焰往往不會伴隨煙塵。探測器的三個手段在太空中都無法施展,因此難以把太空火災扼殺在萌芽階段(航天飛機上安裝有多個火焰探測器,但是上述5次火警中,這些探測器均未報警,最終是宇航員的鼻子聞到燒焦氣味才發現了火情)。另外,太空火焰的燃燒動力學與我們的常識有很大出入。比如微重力環境下固體表麵的火的蔓延,會有逆風火焰快於順風火焰並且比順風火焰旺盛的現象,沒能掌握這些要領的宇航員在與火災搏鬥時往往會難以撲滅火焰甚至會促使火焰進一步傳播。

為了應對太空突發的火災事故,美國載人航天器早早地就裝上了哈龍1301滅火器。這種滅火器噴出的氣體隻要在空氣中達到了5%的濃度就能徹底隔絕氧氣和可燃物的接觸,達到滅火的目的,功能強大。但是當滅火氣體的濃度超過10%的時候,就會生成有毒的鹵化氫氣體。這對於處於密閉環境中的宇航員來說可不是個好消息。弄不好,沒被燒死卻被自己噴出的氣體給毒壞了。後來,人們發現哈龍滅火器中的鹵代烷氣體對臭氧層的破壞力比大家深惡痛絕的氟利昂還要強10倍,於是這種滅火劑被《蒙特利爾協定書》塵封在了曆史中。出現在紀錄片或者電影中的那種可以由宇航員拎著走的滅火器便屬此類。該滅火器裝有3千克鹵代烷,可以工作30秒。