黄志澄：“联盟号”载人飞船返回事故的警示

“联盟号”载人飞船返回事故的警示

 远望智库高级研究员   黄志澄

       据《航天新闻》10月17日报道，10月16日在NASA国际空间站咨询委员会召开的会议上，航天员出身的委员会主席斯塔福德说，4月10日俄罗斯的“联盟号”飞船送3人返航时，曾在最终下落阶段出现部分失压问题，好在并未危及船上航天员的生命安全。

       事故发生于飞船主降落伞在着陆场上空约8公里处打开之时。降落伞系统的一个搭扣砸在了一条焊缝上，从而造成了导致部分空气从飞船逸出。“联盟号”飞船在下降到5公里高度时，通常都会打开一个阀门，以让外部空气进入。此外，作为联盟号返航的标准程序，船内航天员当时也都穿着航天服，减压并未给机组带来问题。实际上，通过飞船内的传感器，NASA当时就知道了这一问题。俄方认为降落伞在船内的叠放方式可能导致搭扣在开伞过程中砸到飞船，而飞船再入时的角度对此也可能会有影响。斯塔福德说，相关部门已开展了事故分析，并采取了应对措施，以保证今后不再发生同类事故。    

       事实上，俄罗斯的“联盟号”飞船在投入使用的初期，曾发生过多起重大事故，后来逐渐走向稳定运行，但在2003年以后，又在返回时多次发生故障。

       1967年4月23日，“联盟1号”飞船在进入轨道后，左边的太阳能电池帆板没有打开，电源供电不足，无线电短波发射机没有工作。姿态稳定系统也受影响，飞船处于不规则运行之中。在飞船返回时开伞发生故障，引导伞未能拉出主伞，备份伞又因为主伞的阻碍无法打开。4月24日6时24分，飞船以每秒100多米的速度冲向地面。航天员科马罗夫当场被摔死。

       1969年1月18日，“联盟5号”载人飞船开始返回大气层，在制动结束后，突然发现返回舱和推进舱之间的分离机构卡住。导致飞船再入时姿态不正，隔热大底并未处于向下的位置，因此，飞船采用弹道式再入模式返回。其落点偏离预定的落区很远，甚至有人说它偏离了2000公里。

       1971年6月29日下午9时，联盟11号飞船带着3名航天员离开礼炮1号返回。但3人都未穿航天服。6月30日1时35分，飞船按程序启动制动火箭。在再入大气层前，返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后，返回舱的压力阀门被震开，密封性能被破坏，返回舱内的空气从该处泄漏，舱内迅速减压，致使三名航天员因急性缺氧而死亡。

       2003年5月4日，美国首次使用俄罗斯的“联盟-TMA1”载人飞船，在离开国际空间返航降落时，偏离预定降落地点460公里，并且与莫斯科的地面控制中心一度失去联系两个多小时。因为偏离预定降落地点太远，加上通讯不畅，3名航天员只能在原地干等了两个多小时。俄罗斯并未宣布引发飞船着陆偏离的原因。

        2008年04月19日，俄罗斯“联盟TMA-11”飞船载着韩国首名宇航员李素妍着陆于哈萨克斯坦北部地区，但着陆地点偏离原计划的落点很远。飞船当天重返地球大气层时，是舱门而非热屏蔽系统最先进入大气层。结果，舱门遭到了严重损坏。此外，一个平衡飞船内压力的外部阀门也遭到损坏，返回舱天线在也化为灰烬，使航天员不能同俄罗斯地面控制中心进行联络。美国军方发现“联盟TMA-11”飞船着陆地点偏离了既定地点260英里。由于“联盟TMA-11”飞船返回的轨道比正常返回时更陡，飞船在降落过程中也更颠簸，导致飞船上的航天员在返回时承受了过大的过载。

       据悉，在上述两次非正常着陆之间，还有一次类似情况，2007年11月，俄罗斯“联盟TMA-10”飞船返回时，也是非正常着陆，具体情况不详。

      近几年中，俄罗斯的进步号货运飞船也是事故频发。如2015年4月27日发射的进步号货运飞船，本是执行为国际空间站运送补给任务，但由于遥测失灵，飞船失去控制而未能与国际空间站对接，随后飞船以每秒90度的速度进行不可控的旋转。最后，在5月7日晚飞船进入太平洋上空大气层安全坠毁。    

       俄罗斯的“联盟号”载人飞船是公认的成熟技术，但为何近年来它在返回时事故频发？

      首先，航天器返回经历的环境十分严峻，返回过程又十分复杂。不仅在这个阶段载人飞船容易发生事故，而且航天飞机也是如此。例如美国的“哥伦比亚号”也是在再入返回时失事。因此，“联盟号”飞船在返回段容易发生故障多发、故障并发。严重的故障造成船毁人亡，轻的也使飞船返回时严重偏离预定落区，严重影响航天员的健康，并损害俄罗斯航天的声誉。

       第二，联盟号飞船采用了三舱方案，即轨道舱、返回舱和推进舱。与两舱方案相比，它增加了轨道舱，便于航天员在太空中可以进入轨道舱活动，也便于交会对接，但增加了在再入大气层时分离的困难。实际上，联盟号飞船在返回时的多次故障与此有关。另外，在飞船开伞时刻，也是故障易发时刻。

       第三，俄罗斯在太空竞赛的压力下为了赶进度，许多研究试验工作做得并不充分。如“联盟1号”飞船是带病上天的，特别是降落伞的设计本来就存在问题。由于地面的风洞试验做得也不够充分。在“联盟1号”发生严重事故后，俄罗斯才发现在开伞高度上可能出现第二个平配平角，因此对飞船外形进行了修改，即在飞船两侧加上了两个小稳定翼，以避免出现第二个配平攻角。

       我国空气动力学界许多专家对此问题进行了大量研究和风洞试验，证实了小稳定翼的重要作用，但也有专家认这种外形的流动十分复杂，由于边界层转转接、烧蚀、分离流动和风的影响等复杂因素的随机性，“联盟号”飞船可能并未彻底解决这个问题。但由于没有飞行试验数据的验证，对此无法做出定论。

      第四，俄罗斯的载人飞船团队由于顺利完成多次飞船的发射服务，对于执行严格的质量管理制度可能会有所松懈。

      最后，俄罗斯对于“联盟号”飞船返回事故的调查，在公开透明和细致程度方面，远不如美国航天飞机事故的调查，更没有发表详细的技术报告。这可能是导致有些故障就会重复发生的一个原因。

      由此可见，总结“联盟号”载人飞船返回事故的教训，不仅对俄罗斯的载人发展具有重大意义，对世界载人航天的发展也有重要的警示作用。