航天器舷窗会突然爆裂吗？

　　川航机长刘传健是感动中国2018年度人物之一

　　提到刘传健

　　就不得不说发生在去年的那起航空事故

　　事件回顾：2018年5月14日，川航3U8633航班在万米高空突然发生驾驶舱风挡玻璃爆裂脱落的紧急状况。驾驶舱瞬间失压，副驾驶险些被吸出机外，舱内气温降至零下40度，仪器多数失灵。生死关头，刘传健克服了威胁生命安全的低温、缺氧、强气流等危险，凭借着强大的心理素质以及过硬的操作技术，在成都双流机场安全迫降，确保了机上119名旅客生命安全，创造了世界航空史上的奇迹。

　　回想起那次惊险的事件

　　在为英雄机长点赞的同时

　　也许有人会产生这样的疑问

　　航天器舷窗会不会突然爆裂脱落呢

　　在查找了相关资料后

　　小编并没有发现类似的情况

　　我们知道，航天器面临的环境可比飞机要复杂得多，那么看似普通的航天器舷窗是怎样做到如此坚固的呢？

　　实际上，航天器舷窗面临着更多困难，而这些困难一一被化解并不只是因为航天器舷窗的特殊材质，还要得益于航天器舷窗的独特结构。

　　清晰透明的航天器舷窗

　　航天器舷窗大多是三层结构，最外层采用耐热性能好的高硅氧或石英玻璃，用做热防护；中间层与最内层采用热稳定性好、强度高的强化硅酸盐玻璃，用来承压、承力。

　　三层玻璃结构示意

　　最外层与中间层之间为真空，避免热对流，更大程度上进行热防护。同时，中间层与最内层玻璃之间则充氮气，并且玻璃与舱体接缝处采用橡胶来密封，提高中间层与最内层的承压、承力能力。

　　采用如此复杂的结构是有道理的，请往下看：

　　各个击破

　　防热玻璃与密封玻璃分开，避开了单层玻璃需要耐高温同时密封的难点，两项难题分开解决，各个击破；

　　逐渐降温

　　内两层玻璃经适当的隔热，已接近中温和常温，因而比较易于实现密封；

　　冗余设计

　　内两层的单层玻璃的承压能力按飞船舱内正常大气压设计，而使用双层玻璃是为了保证承压与密封的冗余设计，即双层玻璃中任一层损坏时，另一层玻璃仍可以正常工作。

　　为了实现牢不可破，航天器舷窗还不单只有3层玻璃的结构形式呦！比如，国际空间站上的广角天窗的防护玻璃就多达4层，由外到内分别为碎片防护层、冗余承压层、主承压层和内部防护层。其最外层的碎片防护层的结构又是相对独立的，如果最外层出现损伤还可以更换。

　　国际空间站上的广角天窗

　　可见，通过精心选材加上独特设计打造出来的航天器舷窗是非常牢靠的，但在复杂的空间环境中，也存在着它的“天敌”，比如空间碎片与微流星。

　　近地空间上的空间碎片分布

　　空间碎片的大小从微米级到米级都有，分布在常用的载人航天器轨道区域。微流星是在星际空间高速运动的固体中性不带电颗粒，质量通常小于1克。

　　通常，航天器、空间碎片与微流星在各自的轨道上高速运行。如果航天器不慎与之相撞，就可能会对航天器舷窗造成损坏，严重的甚至会危及整个航天器的安全运行。这种说法可一点都不夸张呦，两个高速运行的汽车突然相撞，那种情况尽管也十分糟糕，但车速比起太空中物体的速度来说就不算什么了。

　　在美国航天飞机120多次飞行过程中，共发生了50次轨道物体碰撞，25块舷窗因撞击需要更换。挑战者号航天飞机在一次飞行中，双层舷窗中的一层被小碎片撞击后打穿了一个小洞。此外，苏联宇宙1275号（COSMOS-1275）导航卫星1981年7月发生的爆炸事件，据推测也是由碎片撞击引起的。

　　航天飞机舷窗被碎片撞击的痕迹

　　所以，每一次事故都可能是致命的，小小碎片真是“伤不起”！为了避免事故和伤害，各主要航天大国也正积极地开展相关研究。中国科学家早在20世纪90年代就开展了相关研究，并已逐渐建立起相关的机构和观测站。

　　空间环境预报中心发布的空间碎片预报图

　　未来，一方面我们将通过监测、搜索和研究空间碎片及微流星体的分布、轨道和运动规律，对空间碎片及微流星体进行编目，建立相关的数据库，规避它们对航天器带来的危害。另一方面，随着新材料的涌现以及技术的不断革新，相信航天器也会变得愈加坚固。未来可期，让我们拭目以待吧！

　　参考文献/

　　[1]顾逸东，等[M].探秘太空.中国宇航出版社，2011.

　　[2]中国载人航天工程办公室[M].中华民族的航天梦——载人航天知识问答.中国宇航出版社，2013.