中国宇航员能安心“飞天”全靠它？

今天清晨，“神舟十一号”飞船搭载2名宇航员成功发射。这将是我国持续时间最长的一次载人飞行任务，总飞行时间达33天。这次让宇航员安心“飞天”的最大保障之一就是“逃生塔”，它能瞬间把宇航员拽离危险。这个装置为何重要？如果飞船在发射或升空过程中发生意外，宇航员要如何逃？

为什么要有“逃生系统”? 因为曾经“杯具”

一般来说，如果载人航天飞船在发射和升空出去发生严重技术问题，宇航员的生存机会相当小。而所谓的“逃生系统”，实际上是一种分离技术。如果运载火箭在发射时刻遭遇“意外”，它能让载人舱与火箭主体相分离，以保障宇航员的生命安全。对于宇航员来说，逃生系统就是人身保险一样的存在，他们永远不希望使用到它，但它必不可少。

这一想法最先由“水星”号宇宙飞船的设计者Maxime Faget在1958年提出。

1967年1月27日，阿波罗1号在一次例行测试中指令舱发生大火，致三名宇航员丧生。这个悲惨的事故中还有一个更不能让人接受的细节：当时舱内的宇航员试图打开舱门逃生，却因舱门的打开太困难而失败了。让宇航业开始意识到飞船产生“危险”的可能性，以及有效“逃生装置”的重要性。发生事故后，美国立即改进了舱门设计，保证2—3秒内即可打开舱门，航天员30秒内即可逃生。

而1986年发生的“挑战者”号灾难，则让人们再次看到在载人飞船中设计逃生系统的重要性。

1986年1月28日，美国“挑战者”号(Challenger)太空船在佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空一分多钟后爆炸，造成七名太空人丧生。据悉，“挑战者”号失事的过程中，航天飞机解体后乘员舱并未立刻解体，至少有3名航天员并没有马上死亡，如果当时乘员舱装有逃生系统，那么航天飞机乘员生存的概率非常大。但当时的技术人员“天真地”认为，“挑战者”号的高可靠性可以排除对这一系统的需要。

美国国家航空航天局（NASA）一名负责发射中止系统的工程师曾表示，“如果你需要把宇航员送上天却又不能保证100%成功，那就一定要搞出个安全的逃生系统。”

NASA也在自己的“火箭安全守则”中提出以下几点：必须在紧急情况发生时，为宇航员赢得疏散时间；逃生系统应在较长的时间里克服重力，帮助宇航员去到“更高更安全”的地方，避免其受到爆炸影响；逃生系统必须便于宇航员操作……

这些年，世界宇航圈为“逃生”费过的“心机”

“逃生塔” 1963年

“水星”号和“阿波罗”号

“逃生塔”位于飞船顶端，是一个小型的固体燃料火箭，在紧急状况发生时，它能把载人舱先送出去，达到一个可以供宇航员打开降落伞的高度。

水星号的逃生塔可以再在1秒内启动，将飞船和宇航员带离失效的运载火箭，助推火箭熄火后，逃生塔完成使命从飞船上脱落。

▲红色部分就是“水星（Mercury）”飞船的逃生塔。

安全弹射椅 1966年

“双子星”号

与“水星”和“阿波罗”不同的是，“双子星”号（Gemini）采用的是弹射座椅的方式。一旦在发射过程中有危险发生，座椅会将宇航员带到远离火箭主体的高空，然后宇航员可以用降落伞进行逃生。

这个设计从未在真正的航天飞行使用过。但它们却是许多军用飞机“必不可少”的一部分。在遭遇紧急情况时，飞行员只要拉动弹射手柄，从座椅弹出至乘降落伞着陆全都会按程序自动完成。而采用传统的逃生方式，飞行员极有可能被螺旋桨打到。

▲博物馆中展示的Gemini逃生座椅，这个座椅极有可能在宇航飞行训练中被使用过。

▲Gemini逃生座椅上配备的降落伞。

云霄飞车“逃生设备” 2007年

NASA对于逃生系统的构想真是“脑洞大开”，2007年在佛罗里达州太空中心，兴建了一套“云霄飞车”式的逃生设备。

当宇航员在发射平台遇到特殊状况时，能够以最快速度离开发射装置。过去航天员采用的是乘坐逃生篮，顺着钢缆滑到地面，不过速度慢以及维修困难是“硬伤”。于是NASA耗资800万美元，仿照云霄飞车的高速直线俯冲，以及快速转弯这两大特点，建设逃生管道。经测试，就算遇到起火或是毒气外泄等危险时，短短18秒，就能逃离百米高的航天发射台。

▲NASA云霄飞车式的逃生设施

SpaceX逃生系统 2015年

专注火星计划的马斯克，当然也没少研究太空逃生系统。去年5月，SpaceX载人飞船成功测试逃生系统。

“龙”式飞船载人舱的发射中止系统配有8台强大的SuperDraco火箭推进器，可产生12万磅的推力，也就是说载人舱在1.2秒内能达到160公里每小时的逃逸速度。飞船逃逸进入下降过程后，会打开三个减速伞，缓慢下降。在这次试验中，飞船内安装了测试假人没有受到丝毫影响。

▲SpaceX飞船逃生系统示意图

蓝色起源(Blue Origin)逃生系统 2016年

今年10月，太空探索公司蓝色起源(Blue Origin)成功发射New Shepard火箭，并对火箭的“飞行逃生系统”(In-Flight Eacape)进行了成功测试。蓝色起源在这枚New Shepard火箭升空大约45秒后启动了逃生系统，乘员舱底部的引擎点火。该引擎的推进剂燃烧了大约2秒钟，成功将载人舱向上推出与火箭分离。与Space X类似，在New Shepard火箭的逃生设计中，其动力逃生舱位于火箭顶部，一旦遭遇意外，宇航员将处于逃生的最佳位置。

▲New Shepard火箭“逃生系统”测试现场图

值得注意的是，不过将逃生舱放置于火箭顶部并不是万无一失的，必须要符合一系列要求才能确保逃生舱的发射成功，比如，高度、加速度、瞬间点火能力，与太空舱相连的多余装置分离能力等等。