逃逸系统如何在紧急关头确保航天员安全？（宇航员逃逸）

本文作者 | 科了个普

编辑 | kuma

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10月20日，俄媒报道，根据拜科努尔航天发射场一名消息人士的说法，“联盟-FG”运载火箭的一个传感器损坏可能导致了10月11日的事故，俄罗斯国家航天公司委员会和调查机构已经明确了相关责任人。

在这次事件中大出风头的火箭逃逸系统到底是怎样的一个存在呢？

事件经过是怎样的？

北京时间2018年10月11日16时40分15秒，俄罗斯“联盟MS-10”飞船从拜科努尔航天中心发射升空。1分54秒后，按照正常发射程序，逃逸塔主逃逸发动机被抛掉，又经过4秒，4枚助推器火箭分离。

然而，此时却发生了非常惊险的状况，其中一枚助推火箭没能顺利脱离，撞上了芯级火箭（外面那四个小火箭之一撞到了中间的大火箭）。这次碰撞导致火箭关机，发射终止。

此时飞船位于50千米左右的高空。“无塔逃逸”系统运作，轨道舱和宇航员乘坐的返回舱与飞船下半部分紧急分离。升空后2分40秒，返回舱与飞船其他部分分离，抛出降落伞，俄罗斯宇航员奥夫奇宁和美国宇航员黑格在哈萨克斯坦境内安全着陆。

联盟号MS-10飞船发射以失败告终，所幸两名宇航员平安返回地面。动图来源：NASA直播画面

逃逸系统是如何运行的？

常见的飞船逃逸系统由可分离的头部整流罩和逃逸塔组成，以CZ—2F为例，其逃逸系统的动力装置由逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动机组成，其中逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机组成头部动力装置。如果飞船载人，那么宇航员的位置大概在高空逃逸发动机和逃逸主发动机之间。

逃逸系统中，宇航员位置示意图，来源：NASA

逃逸系统大致分为两种，一种利用逃逸塔，另外一种是利用其它机构，比如弹射座椅。

其中，逃逸塔又分为两种逃生方式。低空阶段利用主逃逸发动机，该发动机安置在整个火箭的最前面，低空阶段发生事故后，主逃逸发动机迅速启动，将载人舱室拉走，逃离危险区域。

但是，高空时候则无法利用主逃逸发动机，这是因为高空空气稀薄阻力小，而主逃逸发动机威力太大，容易跑偏或者打转。所以火箭飞行到一定高度就会抛弃主逃逸发动机，称为逃逸塔分离。

这次联盟号的事故发生在高空，当时主逃逸发动机已经被抛弃了，此时就需要利用高空逃逸发动机，它位于载人舱室的后部。高空逃逸发动机启动后再将载人舱室跟后面的火箭分离并推离危险区域，最后落回地球。

火箭有逃逸塔=里面有人？不一定！

虽然逃逸塔是载人航天系统的必备组成，但我们不能根据“有没有逃逸塔”来轻易判定飞船“载没载人”。例如，神舟一至四号飞船发射时也安装了逃逸塔，却都是无人飞船。更早的还有美国的“水星”号飞船，它的前四次发射虽然也安装了逃逸塔，可是发射的都是无人飞船。还有“阿波罗”号飞船，它用“土星”1B和“土星”五号火箭完成的前三次发射也都是无人飞船，却也安装了逃逸塔。

之所以会出现这种情况，有多方面的原因。首先，无人飞船可能会为了验证逃逸塔的技术性能来加装逃逸塔，目的是为之后真正的载人航天工作保驾护航。另一方面，也和所用到的火箭种类有关。

“双子星”号飞船之所以使用弹射座椅，其原因在于它的发射火箭是“大力神”二号，这种火箭的研发和设计是以其同名战略导弹为蓝本进行的，其发动机内采用的是可贮存推进剂，在意外爆炸时产生的火球和冲击波相对没有那么大，使用弹射座椅完全够用。但相对而言，“水星”号飞船和“阿波罗”飞船采用的“阿特拉斯”和“土星”火箭采用的是低温燃料，在意外爆炸时会产生巨大的威力，弹射座椅来不及逃离危险区又不能为宇航员提供保护措施，宇航员很可能在一瞬间就被焚烧殆尽（甚至瞬间气化）。