紧急时刻宇航员如何逃生？

周强

2015年5月6日，“龙”飞船2号进行地面逃逸试验。

2018年10月11日，一枚“联盟”-FG火箭从位于哈萨克斯坦西南部的拜科努尔发射场升空，它搭载的“联盟”MS-10号飞船上乘坐着美国的尼克·哈格尔（Nick Hague）和俄罗斯的阿列克谢·奥奇宁（Alexey Ovchinin），2位航天员计划乘坐飞船前往国际空间站，在那里开始为期半年的工作与生活。

本以为会像此前的所有飞行一样，飞船入轨，等待，然后与国际空间站对接，和站内宇航员握手……但意外发生了。

火箭升空后第119秒，“联盟”号火箭第一级（4枚捆绑式助推器）分离时，原本应该向外四散分离的助推器，有一枚没有按设计姿态分离，而是向内翻滚撞到了第二级（芯一级），飞船内亮起了红色告警灯。此时第二、三级火箭内还装有大量燃料，随时都有发生爆炸的危险。火箭升空的第123秒，逃逸系统激活，飞船在大约50千米的高度与火箭分离。这次逃逸并不是依靠我们比较熟悉的逃逸塔，而是依靠飞船整流罩上的逃逸系统——高空逃逸发动机实现的。这一幕也恰好被在国际空间站上的德国宇航员亚历山大·格斯特拍了下来。

火箭逃逸分几步？

载人航天是人类所有航天飞行中安全系数最高的活动，以中国的长征二号F火箭为例，它有两个专属指标：0.97和0.997，分别指火箭的可靠性和安全性，前者指发射100次，成功次数达97次，当然这一指标对目前的长2F火箭来说只是一个设计值;后者0.997的安全性意味着，如果火箭发射1000次，有30次失败，那么其中27次可以把航天员救回。当然，这些数字对目前仅发射11次的长2F火箭来说，都是概率，长2F火箭总设计师荆木春说：“我们的工作是要尽量降低失败概率，保证每一枚火箭准备好后，信心都是百分之百。”

那么，长2F火箭设计师们是如何保障航天员的安全呢？

长2F火箭的安全逃逸（救生），根据发射时间共分为5个阶段。

第一阶段：当航天员登上发射塔架，做进舱准备时，此时如果发生紧急情况，航天员可以通过逃逸滑道进入发射塔架下方的地堡。还有一种情况，当航天员进入飞船后，火箭发生故障，但故障又没达到触发逃逸塔工作的级别时，航天员需要从返回舱内爬出来，再跳进逃逸滑道或乘坐电梯撤离。但由于进出飞船的舱门位于返回舱上方的轨道舱，航天员穿着厚重的舱内航天服，从下向上爬到轨道舱，打开舱门和整流罩盖，可不是一件容易的事情。

第二阶段：有塔逃逸。火箭进入发射前15分钟倒计时至发射升空120秒，该阶段发生紧急情况后，位于火箭顶端长度达8.35米的逃逸塔，会拽着轨道舱和返回舱脱离险境。长2F的逃逸塔内共有6台3组中低空逃逸发动机——从上到下分别是4台FG-58偏航姿态发动机，1台（8喷管）FG-57分离发动机，以及1台（4喷管）70吨级推力FG-56主逃逸发动机，它们会把飞船“拽”到距离火箭1500米开外的地方，整个过程仅需3秒。有塔逃逸的高度在0至39千米范围内。

第三阶段：无塔逃逸。火箭升空120秒后，逃逸塔自动分离，从此时到200秒，火箭的飞行高度将上升到110千米。这个阶段的逃逸依靠安装在火箭上部整流置的2台FG-5高空分离发动机和4台FG-59高空逃逸发动机，这些逃逸发动机同样可以将返回舱和轨道舱一起“拽”离危险。此次“联盟”号飞船的逃逸就发生在这个阶段。

第四阶段：火箭飞行200秒后，飞船整流罩分离，从此刻到约570秒的星箭分离前，第二级火箭托举着飞船向预定轨道飞去。此时飞船位于110千米至350千米（轨道高度）之间，外界的环境已是真空，如遇险情，飞船底部的推进舱发动机点火，飞船提前与火箭分离，随后进入返回程序。

以上4个阶段的应急逃逸都发生在火箭上升阶段，飞船成功逃逸后，返回舱将降落在从内蒙古巴丹吉林沙漠到青岛一线的陆地范围和延长线上的海域。事实上，中国的每次载人航天发射，都会在这一区域部署应急搜救力量，与此同时，火箭发射前大约10分钟，到火箭入轨的这短短二三十分钟内，民航空管部门也会协调清空该区域内的所有民航飞机，这样做不仅是为了避免火箭一二级、整流罩分离坠落可能会影响飞行安全，更主要的是为航天员应急逃生划出空间。当然，如果你乘坐的航班飞过该区域的时间与载人航天发射时间相同，你不一定会意识到飞机正在主动避让，因为空中管制员只需要让飞机偏航、转向或盘旋很短的时间，就可以避开火箭发射。

以上才说了4个阶段，而第五阶段，即火箭飞行570秒，星箭分离后，飞船进入預定轨道后，此时如果发生紧急情况该怎么办呢？

刘屹/绘

该阶段的应急返回，和正常返回的操作完全相同，唯一不同的地方是，应急返回有可能降落在别国领土或海面上。但地面指挥中心会通过指令，让返回舱尽量降落在地面搜救能力覆盖的区域内。

逃逸的过去与未来

中国对载人航天的安全性有着极高的要求。时至今天，中国共发射了11艘“神舟”飞船，其中6艘载人（“神舟”1-4、8号未载人），均取得了成功。俄罗斯（苏联）方面，1983年9月26日，“联盟”7K-ST No.16L火箭计划从拜科努尔发射场升空与“礼炮”7号空间站对接，然而在倒计时2秒时，火箭突然发生爆炸，2名航天员——蒂托夫和斯特拉卡洛夫在飞船舱内感到异常震动，但他们无法看到外面发生了什么，此时，地面指挥团队尝试启动逃逸系统，但控制电缆已经被烧断。地面指挥团队随即通过备用的无线电系统遥控激活逃逸系统，逃逸塔拖拽着飞船轨道舱和返回舱从火海中直冲云霄，后降落在距离发射工位约4千米的地方。2名宇航员平安逃生。

中国长2F火箭和俄罗斯“联盟”号火箭的逃逸塔都是直接“拽”走返回舱和轨道舱2个舱段，而美国著名的“土星”5号与前两者不同，它的返回舱位于火箭顶端，遇到紧急情况，逃逸塔直接“拽”走返回舱，逃逸载荷更轻，效率更高。但这样设计的代价是，火箭正常入轨后，推进舱和返回舱需要在空中掉头180度，再与轨道舱进行对接，多一步操作，就增加了一成风险。

航天飞机退役后，美国已经没有可以载人的航天飞行器。目前，SpaceX在研的第二代“龙”飞船的应急逃逸系统，取消了顶部逃逸塔的“拖拽”式逃逸方式，通过安装在返回舱底部四周的固体火箭发动机，“推”起返回舱进行逃逸。“龙”飞船也没有中俄载人飞船的三段式设计，取消了轨道舱，这种轨道/返回舱一体化设计也将应急逃逸和空中交汇对接的效率大大提升。

责任编辑：陈肖