[科普中国]-空间救生艇

简介

空间救生艇也叫逃逸舱，是一种空间航行救生系统。空间救生艇是一艘结构简单的空间飞行器，装置在空间轨道站上，或者装载航天飞机和宇宙飞船里，一旦这些空间飞行器发生故障，宇航员就登上逃逸舱，舱上的小火箭就开动起来，自动返回地面。舱上的减速火箭，能把飞行速度降低，安全进入大气层，逃逸舱便垂直下落到大海里，然后，将它打捞起来，运回地面，使宇航员脱险，平安返回。2

任务早在1987年，为向自由号空间站上的航天员提供安全返回飞行器(Assured Crew Return Vehicle,以下简称ACRV，即空间救生艇)，美国就已提出了其ACRV的基本设计要求，现在这些要求已被确定为永久性载人航天器的必备条件。3

救助自由号空间站航天员的ACRV是在遇到以下三种紧急状态时工作的，并由此得出了ACRV的三项设计参考任务。

设计参考任务1：当航天员重病或重伤时，为航天员从自由号空间站撤出，乘ACRV返回到地面设施进行治疗的可能性。

设计参考任务2：当自由号空间站处于不适应于人居住的状况时，为航天员提供安全避难所和在关键时刻撤出空间站的可能性。

设计参考任务3：由于飞行任务超过了预定的时间，自由号空间站不能为航天员提供后勤保障或安全保护，而航天飞机又因故无法及时起飞实施补给飞行，此时ACRV要为航天员提供安全返回的能力。

美国航宇局对ACRV系统划分为三个部分：飞行部分、地面部分和任务支持部分。

飞行部分包括：飞行救生艇、轨道支持设备(根据需要连接在空间站上)、与运载火箭连在一起的飞行保障设备和飞行备件。

地面部分包括众多设备，统称为地面保障设备。这些设备的作用分为：发射前处理，着陆后的回收、运输，着陆后整修、损坏件的补给，着陆后的处置和补给以及备件管理等。

任务支持部分包括为直接与飞行部分有关的任务做准备，以及为欧洲航天局ESA提供的硬件如何操作和维护进行培训。3

关键要求ESA根据NASA提出的总体性能要求，并考虑到自己能为ACRV作出贡献的可能性，制定了一套能满足性能指标的设计，这些要求同样适用于其他的空间救生艇。

其主要要求简述如下：

一、ACRV往返自由号空间站的手段

可以用航天飞机运送和返回地面；

可以用欧洲一次性运载火箭阿里安5号运送上去。

二、ACRV的停靠状态

在轨设计寿命为4年；

在轨寿命期内的工作有效率为0.997；

能自动与空间站对接；

能和自由号空间站的接口匹配；

能做到在轨监视、检查和维护；

能完成在轨的航天员训练活动；

可以穿便服直接从空间站进入救生艇；

在出现设计参考任务2的情况下，ACRV能独立启动并与空间站分离；

在被航天飞机送回地面后，可进行整修，以备重复使用。

三、救生返回要求

任务成功率为0.995；

ACRV内可容纳1至8名航天员；

可自动操作；

在设计参考任务2的情况下，具有快速分离的能力；

在设计参考任务2的情况下，能在24小时自主飞行；

能在限定的时间内完成撤离：从分离到着陆3小时；从着陆到航天员被营救出来1小时；并在2小时内将航天员转移到医疗站；

再入时，在最小横向机动距离小于85公里的范围内，过载小干4g；

能陆地着陆和海上回收，其精度为9公里；

在下降和着陆时的过载小于10g，作用时间0.2秒；

提供航天员在着陆后1小时内的生存能力；

提供航天员着陆后的位置测定能力并被救助。

另外，为更好地完成任务，在ACRV的设计上提出了一些优化设计准则：一是简单(Simple)、可用(Available)、可靠(Reliable)、财力能承受(Affordable)的SARA准则；二是ACRV的寿命周期成本最低；三是空间站的航天员和地面工作人员的培训费最低；四是ACRV与空间站对接时的撞击力最小。3