CCTV.com消息(今日關注):“發現”號帶著裂縫升空,安全問題再次成為關注的焦點,為什麼隔熱材料脫落一再發生?在十二天的太空旅途中,發現號肩負什麼樣的使命?出征太空的任務能否順利完成?稍後請看《今日關注》。
演播室主持人 魯健:
觀眾朋友大家好,歡迎您收看《今日關注》的特別節目——“發現”號重返太空。在美國時間的7月4日,也就是北京時間的7月5日淩晨“發現”號航天飛機發射升空。在發射的前一天,在航天飛機的外挂燃料箱泡沫材料上發現了一條12.7厘米的裂縫,但是美國宇航局的官員經過討論,認為這條裂縫不會影響發射的安全。不管怎麼説,這一次的旅程還是一次帶著風險的旅行。我們首先來看一看今天淩晨發射的情況。
解説:
跟前幾天相比,肯尼迪航天中心4日下午的天氣明顯好轉,天空中雲量很少,近來經常出沒的雷陣雨沒來攪場。
點火發射指令下達之後,“發現”號呼嘯著直上雲霄。不久之後,美國宇航局公佈了“發現”號的最新消息。
韋恩.黑爾 “發現”號項目負責人:
在發射之後第2分47秒,我們監測到3到4塊碎片脫落,有可能是冰霜斜面處的泡沫。在第4分50秒又有一兩塊碎片脫落。
解説:
有關人士表示,這只是目前觀察到的原始數據,具體情況還需要進一步研究。而這幾塊脫落的碎片並沒有給“發現”號造成威脅。其實,航天飛機外部燃料箱的保溫材料脫落,一直是困擾美國宇航局的一個難題。2003年,“哥倫比亞”號失事和去年“發現”號發射險遭不測,都是由於外部燃料箱泡沫材料脫落導致的。針對這一問題,美國宇航局進行了兩輪修改。去年和今年“發現”號兩次升空有一個共同的目的,就是檢驗外部燃料箱的改進設計是否克服了泡沫材料脫落的問題。但目前的結果表明,航天飛機上的這一頑症並沒有被根除。
主持人:
“發現”號航天飛機上還有哪些隱患?它這次執行的任務又是什麼?今天我們就請到了兩位嘉賓和我們一起來關注。
一位是中國空間技術研究院《國際太空》雜誌的副主編龐之浩先生,你好。
龐之浩 中國空間技術研究院《國際太空》雜誌副主編:
你好。
主持人:
還有一位是北京大學地球與空間科學學院的教授焦維新先生,歡迎兩位。
接下來,我們把整個發射的過程回顧一下,請兩位嘉賓先給我們介紹一下發射過程當中的一些細節。一起來看一看。
這次的發射和去年其實是一樣。去年7月份,當時“發現”號從2003年停飛以後的首次復飛,這一次是第二次了,同樣是在佛羅裏達州卡納維拉爾角的肯尼亞航天中心。
龐之浩:
主發動機先點火,點火倒計時,推力達到額定的90%,完了,助推器助推火箭就可以點火了。白色的煙霧主要是主發動機的水蒸氣液晶液氧燃燒以後形成的水蒸氣。
主持人:
從2003年“哥倫比亞”號航天飛機發射失事以後,曾經一度航天飛機是停飛。從去年7月,“發現”號是承載著重要的任務。去年,我們也直播了那一次的發射,今年是第二復飛了。承擔的任務應該還是和去年差不多。
龐之浩:
大同小異。
焦維新 北京大學地球與空間科學學院的教授:
對,大同小異。
龐之浩:
它升空2分鐘以後助推器分離,升空8分多種以後,外貯箱跟軌道區分離,就基本入軌了。
主持人:
今天,美國宇航局的局長格裏芬説:“今天美國人民可以看到一次壯麗的焰火表演。”指的就是剛才這樣的點火。
龐之浩:
7月4日正好是美國的獨立日。
主持人:
這是發射成功以後……
龐之浩:
對。這是發射成功以後,格裏芬跟測試人員。
主持人:
這次格裏芬作為宇航局長也是承受著重大的壓力。稍候我們再給大傢具體地來介紹今天發射的過程。
這一次“發現”號能夠再次復飛也是經歷一波三折的過程。我們接下來具體地了解一下。
解説:
1日,就在“發現”號航天飛機發射前幾分鐘,所有準備工作已經就緒,7位宇航員也換好的宇航服並進入航天飛機的時候,天公卻不作美。鋻於雷暴天氣可能使“發現”號遭受襲擊,美國宇航局改變原定發射計劃,決定推遲24小時發射。然而“發現”號一天一夜的等待卻沒有換來天氣的配合。
2日下午,“發現”號再次受到雷暴天氣的威脅,沒有如期升空。據美國宇航局官員介紹,惡劣天氣是十條《安全發射禁令》中的一條,如果航天飛機在升空時正好下雨,其絕熱層可能因雨受損,雷擊則可能讓控制航天飛機的電腦停止運轉,所以潛在的雷暴天氣使“發現”號望而生畏,兩次升空未遂。隨著陰雲逐漸散去,“發現”號本身的隱患又接踵而來。
在2日夜間的例行檢查中,技術人員在“發現”號外部燃料箱上部的泡沫絕熱材料上發現一道12.7厘米長的裂縫,從這裂縫處還脫落出一塊7.62厘米長的三角型泡沫材料。這一發現不禁讓人回想起2003年2月,“哥倫比亞”號航天飛機失事,就是因為絕熱泡沫脫落擊中機翼所致。而去年“發現”號升空時,也有一塊絕熱材料脫落,差一點擊中航天飛機。為此,美國宇航局花費了數百萬美元用於改進絕熱材料的安全性。不過小小的泡沫材料,還是在最後關頭讓美國宇航局技術人員涅了一把汗。
主持人:
外挂燃料箱的絕熱泡沫好像是一個老問題,每次發射的時候,包括這一次,也還是有幾塊小的泡沫材料脫落。這是一個正常的現象嗎?
龐浩之:
對,它是頑症,從航天飛機第一次發射就開始有。只不過有的時候數量多少而已,還有質量大小而已,每次都脫落。
主持人:
現在真的是一個頑症了。因為7月3號的時候,在發射場已經發現了一個7.62厘米的三角形的脫落物,而且還發現了外挂燃料箱上絕緣泡沫上面的一道裂縫。
焦維新:
掉下一個三角形的碎片。
主持人:
對。這些會不會對航天飛機造成一定的隱患?
焦維新:
不會造成太大影響。航天飛機的碎片脫落是一個普遍現象,並不是説從“哥倫比亞”號航天飛機發射以後才出現這種情況,就以前航天飛機發射的時候也掉碎片,只是碎片比較小。但是“哥倫比亞”號發射的時候,掉的碎片比較大,大概是700多克,而且正好砸在機翼前緣,那個地方返回的時候是最嬌氣的地方,因為它溫度最高,所以“哥倫比亞”號航天飛機失事以後,它是重點解決的問題,發現那個碎片是從兩角架的地方掉下來的。也就是説,外燃料箱要和軌道固定在一起,用一個兩角架,因為有這麼一個支架,所以在它周圍的泡沫材料容易脫落,所以上次從那個地方掉下來。以前也發現驅動斜面的地方掉下一些碎片,但是在上次“發現”號發射的時候,沒有特別關注它,因為以前只是掉個小片,可上次發射,一次掉下了400克的碎片。
主持人:
這一次我們看到的那個三角型的只有1.6克。
焦維新:
對。
主持人:
在標準的安全範圍是5.9克以內都應該是安全。
龐浩之:
應該幾十克也可以的。但是上次首次復飛掉了一個400多克的,比較危險。幸好是沒有砸到軌道器上。
主持人:
泡沫材料脫落是一個老問題。只要在一定的範圍內,應該還是不會給航天飛機安全造成影響。
龐浩之:
對。
主持人:
但是,這條裂縫大家可能比較擔心。
龐浩之:
這個主要是由於推遲發射引起的。推遲發射就要把它的外貯箱裏面的液氫、液氧燃料要排泄出去,經常熱脹冷縮以後造成的裂縫,是這樣造成的。
主持人:
但是,這個可能大家就比較擔心一點。
龐浩之:
對。美國宇航局在發現這個問題的時候,進行了研究,專家們最後一致認可這個裂縫和掉下的三角塊對這次發射的安全沒有影響,所以就維持原來的計劃。
主持人:
我看到也有一些美國的報道説,這次在美國宇航史是第一次安全主管提出反對意見,但是最後還是飛行了。
龐浩之:
對。它在6月份開過一次會議,安全主管奧康納和首席工程師都認為航天飛機的外貯箱的泡沫絕緣材料需要進一步改進,提高它的安全性才能發射。最後,美國宇航局長格裏芬力排眾議,做了一些工作,大家還是同意在7月份進行發射。
主持人:
這既然也算是美國歷史上第一次,可能格裏芬承受的壓力可想而知。
龐浩之:
壓力非常大。
主持人:
到底是為什麼讓他作出這樣一個決定。
龐浩之:
主要還是空間戰任務的壓力。因為空間戰的成員國剛開過會,它們準備在航天飛機2010年退役之前把空間戰建成。這樣即使空間站的方案已經縮水了,也要航天飛機進行16次飛行,這樣一年就要四到五次飛行。如果推遲的話,這個任務是肯定完不成的,所以是由於主要任務的需求。另外,格裏芬認為雖然目前的改進沒有達到最理想的標準,但已經達到了安全的標準,所以他認為是可以發射的。而且有應對措施,萬一齣現安全問題,航天員可以在“國際空間站”進行躲避,有“亞特蘭蒂斯”號航天飛機進行救援。
主持人:
大家對於航天飛機的安全還是非常地擔心,畢竟美國一共5架航天飛機,1986年的“挑戰者”號、2003年的“哥倫比亞”號已經是兩架失事了。從這個幾率上來説,已經是40%了。
龐浩之:
是。這次美國宇航局對外宣稱這次成功率是99%。
主持人:
這個99%是從什麼樣的角度得出的?
龐浩之:
它是根據航天飛機的壽命,還有航天飛機各個系統和各個部件的可靠性的一個綜合評估。
主持人:
美國的航天飛機,包括“發現”號,應該也是經過了兩次大的改進的。我們先通過一個背景短片來了解一下。
解説:
這些技術改進包括:移除外挂燃料箱兩塊蝎形泡沫絕熱材料;在“發現”號機翼前沿部位嵌入88個傳感器,以監測發射過程中,航天飛機的溫度和加速情況;將2005年發射期間使用的電子加熱裝置重新佈線,使用兩個雷達系統跟蹤“發現”號發射全過程;增加一套音響系統,以在發射過程中驅趕附近的鳥類;移除原先安裝在航天飛機機腹絕熱瓦層間的5000多塊絕熱填充材料,在“發現”號去年的飛行中,曾有2塊材料脫落,迫使宇航員實施了一次計劃外的太空行走;為宇航員的坐艙更換了七塊更為牢固的星型窗口;此外,“發現”號已經採用星型輪胎,並改進了起落裝置。
主持人:
我們看到“發現”號航天飛機已經是經過了兩次改進。現在還有哪些問題沒有解決?
焦維新:
解決的只是一個關鍵的問題,就是防止大塊泡沫塑料脫落的問題。在發射之前,有一個三角型碎片脫落,這個雖然有人把它看成隱患,其實我看這個對於航天飛機的安全不會造成影響。這個泡沫脫落以後留下一個空白,當時擔心的是這塊沒有泡沫塑料了,可能會結冰,如果它在結冰的以後再脫落,可能還會對航天飛機造成危害。通過現在一些觀測的錄像看,那塊沒有結冰掉下來,所以它不會對航天飛機産生影響。8分鐘以後,外挂燃油箱就已經脫落了,剩下的都是軌道器飛行了。從現在我們得到的信息來看,沒有大的泡沫順便脫落,也沒有大的冰塊脫落,至於小的碎片不會造成太大影響。
主持人:
現在主要的技術難題還是泡沫材料的問題,是吧?
龐浩之:
對。泡沫材料叫聚乙氫氨酯的一種保溫的泡沫材料,它還是很重要的。這次從目前的觀測是沒有對軌道器造成影響。當然軌道器在空間戰對接之前還要詳細檢查,就是去年所説的要進行一個後空翻,空間站上的航天員還要全方位地進行檢查,看看軌道器到底有沒有問題。如果沒有問題,那是最好了。
主持人:
去年,我們行整個地直播了這個過程。整個和空間站的對接就是要做一個腹部朝向空間站的這樣一個過程。
焦維新:
多項的、立體的檢查。發射過程有一百多部雷達、攝像機等等對它進行全方位的觀測。
主持人:
對接其實還要檢查。
焦維新:
對。在進入軌道以後,航天飛機軌道界還要伸出一個桿,那桿帶上攝像機還要對它各部門進行檢查,對接的時候還要進行檢查。所以經過這麼多次的檢查,如果發現哪個部分有缺損,可能對航天飛機的返回會造成危害的話,那還會及時地採取措施。雖然是有一定的危險性,但如果能下這個決心,那還是以實力為支柱的。
主持人:
還是解決了突起的問題。
龐浩之:
對,突起的問題。在填充器那兒進行了改進,在固體火箭助推器上也增加了攝像機,看它對航天飛機有沒有影響。
主持人:
突起的問題據説和去年第一次復飛的時候,兩個航天員的檢查和在太空行走當中的技術處理是有直接的關係的。
龐浩之:
對。這次改進了1/3的突起,還有有些容易防熱瓦又進行了改進。
主持人:
現在説的主要是外挂燃料箱上的泡沫材料容易脫落。那麼,包裹在航天飛機外的隔熱瓦脫落的情況有嗎?
焦維新:
一般不會脫落。
龐浩之:
這個去年有脫落的,但是不是主要部位。
主持人:
隔熱瓦脫落可能質量更大一點,這個危害性就更大了。
龐浩大:
對。其實關鍵部位,尤其是機翼前緣,還有機頭的部位,如果重要部位的15%的防熱瓦脫落的話,會影響軌道器的85%,對它的影響是非常大的,關鍵看是什麼部位。
主持人:
但是,隔熱瓦15%的脫落的可能性還是比較小。
龐浩之:
比較小的。每次防熱瓦都要進行詳細地、認真地檢查。
主持人:
反倒是越小的泡沫材料,外挂燃料箱上的泡沫材料可能危險性非常大。有的人也提出來能不能把它做成一個整體的覆蓋,為什麼非要一塊一塊地拼接起來呢?
龐浩之:
一是本身在工藝上只能要這種;第二,這樣利於更換,如果要是整體的,比如某一個局部出現問題,就跟咱們瓷磚似的,大片的全體揭掉就比較麻煩。
主持人:
這次“發現”號航天飛機是搭載了7名航天員。其中有兩名航天員,我們可以一起來認識一下他們。
這一次搭載的7名航天員當中有一名值得一説,就是這位托馬斯.賴特爾。他這次要進入長期考察組。
焦維新:
對,他拒絕不回來。
龐浩之:
他要跟空間站上的第十三考察組會合,也就是空間站考察組由兩人恢復到三人,這是第一點;第二點,他是空間戰長期考察組首次增加了由美、俄航天人員航天員以外的合作組織的航員人員。這是托馬斯.賴特爾。
主持人:
我們可以認識一下托馬斯.賴特爾。
龐浩之:
他也是老手了。原來在“和平”號空間站上呆過半年,還進行過兩次太空行走。
主持人:
在國際空間站來説,這是第一次美國和俄國以外的第三國。
焦維新:
等到空間戰完全建成以後,那還需要有6名航天員在裏邊工作。
主持人:
可能有些觀眾認為以前國際空間站不是去過其它的國家?但那是短期的。
焦維新:
這是“國際空間站”的示意圖。圖中已經標出來了,有一部分淺藍色的是已經發射到“國際空間站”的部件,深藍色的是設計上有,但到目前為止還沒有發射上去的。應當説還有很多的任務沒有完成。
主持人:
這可能也是這一次雖然“發現”號冒著很大的風險,但是還是要發射的一個主要的原因。
龐浩之:
對。美國不想使空間站成為一個半拉的“爛尾樓”。
焦維新:
它總重量有400多噸,可現在運上的貨物才180多噸,那還有一半多沒有運上去。
主持人:
這一次“發現”號和去年首飛的時候執行的任務差不多。它並沒有搭載空間戰的主要構建,對吧?
焦維新:
對。大的部件沒有,也有一些對於未來發展有關鍵影響的。比如制氧機,安上這個制氧機以後,就可以供6名航天員用氧,所以為空間戰全面建設做了準備。
主持人:
所以它還是主要給國際空間站帶去一些補氧,補給品不包括。
龐浩之:
對。它下一次8月份稍微帶得多一點,“亞特蘭蒂斯”號運轉能力比較大,所以就把“亞特蘭蒂斯”號排在後面,本來“亞特蘭蒂斯”號應該這次飛行的。
主持人:
而且還要把“國際空間站”的一些垃圾什麼可能要帶回來。
龐浩之:
垃圾要帶回來。還要進行兩次太空行走,如果燃料允許的情況下,再增加一次太空行走。
主持人:
太空行走這一次主要完成的任務是什麼?
龐浩之:
一是空間站的維修,要給加拿大的軌道服務系統更換一根電纜;二是要進行一些實驗,如果增加一次,就要進行航天飛機的修補實驗,看看能不能再給修補數額增加一次。
主持人:
這一次如果再增加一次修補實驗,它主要是針對航天飛機進行什麼樣處理?
龐浩之:
如果防熱瓦壞了,能不能修補,它修補有幾種方式,如果裂條縫要泥住,如果縫大一點要拿個東西堵住,再大點,就像補車帶似的補住。
主持人:
去年7月份,宇航員太空行走的時候也做過類似的境外操作。
龐浩之:
做了兩種實驗,它有五種實驗方案。它這一次還要進行實驗。
主持人:
如果這個泡沫材料脫落以後,要是把它重新粘上去在太空中完成操作,其實還是更危險的,對吧?
龐浩之:
如果弄不好更危險。
焦維新:
它不是粘泡沫材料,而是説防熱瓦如果有脫落……
主持人:
不是指泡沫塑料這一部分?
焦維新:
不是。泡沫塑料是在外挂燃料箱,8分鐘以後就隨著燃料箱一起掉進大海裏面。
龐浩之:
如果查出防熱瓦有裂縫,或者脫落了是不是需要補,是不是需要把縫給填住。
焦維新:
這還是屬於實驗性的。有兩方面:一是它本身的,比如修復的技術;另一個是怎麼修復,它是靠著一個長的支桿,人站在一個很長的支桿上,築一個工作平臺,能不能保持住穩定,能不能滿足正常操作的需要,這些都是經過實驗的。
龐浩之:
它修補以後要經過載入大氣層的考驗,看看修補的情況怎麼樣,它在一個實驗臺上進行修補實驗。
主持人:
所以2004年“哥倫比亞”號失事也就是由於隔熱層被砸開了一個口子。
龐浩之:
2003年2月1日。
焦維新:
關鍵是機翼前緣,那個地方載入的時候溫度最高,可以達到1500多度,所以那塊兒是有一點傷就了不得了。
主持人:
是由於大氣層劇烈地摩擦。
焦維新:
劇烈地摩擦。
龐浩之:
當時掉下來的泡沫材料跟一個公文包大小差不多,太大了。
主持人:
所以才能把隔熱瓦砸開一個口子。
龐浩之:
對,砸開一個口子。又是關鍵部位,所以非常危險。
焦維新:
有那麼一個縫兒,熱氣流一鑽進去以後,它裏邊是鋁合金的,就把鋁合金變軟了,受不了,整個就變形了。
主持人:
現在美國也在研究新一代的航天飛機。我們可以通過一個背景來了解一下。
龐浩之:
成員探索飛行器。
主持人:
對,成員探索飛行器。
龐浩之:
實際上是一個超級“阿波羅”飛船。
主持人:
英文簡稱叫“CEV”。
龐浩之:
它有很多改進。
主持人:
好,一起來看一看。
解説:
材料顯示,新一代“載人探索航天器”在外型上與美國用於登月的“阿波羅”航天飛機相似,但在性能可靠性和軌道工作能力等方面技高一籌。相對於“阿波羅”,新一代“載人探索航天器”的載人艙擁有更多內部空間,最多可容納6名宇航員,既可載人,又可單獨運輸給養。可飛往“國際空間站”、月球、火星等多個目標。它在從月球返回時,可以改變飛行軌道,還可以在宇航員離艙登月後,自動繞月飛行達6個月之久。專家還改進了新型航天器燃料箱上的設計,從而儘量避免引擎點火和絕熱材料脫落可能造成的造成的危險,防止航天飛機解體悲劇的再次發生。但專家承認與航天飛機相比,新的航天器也有缺陷,比如它的靈活性可能不夠強,也許不能用它來維修“哈勃”太空望遠鏡。
美國宇航局計劃2014年前,首次試飛“載人探索航天器”。在新型航天器研製成熟之前,宇航局還準備了一種過渡航天器——“軌道空間飛機”。這種航天器最遲在2010年上天,至少使用到2020年。
主持人:
新一代的航天飛機叫“成員探索飛行器”,為什麼起這樣一個名字?
龐浩之:
它實質上是借鑒“阿波羅”飛船的結構、原理。但是比“阿波羅”飛船要大。
主持人:
它到底是更像飛船還是……?
龐浩之:
更像飛船。它沒有翅膀,而且是用降落傘降落的,它的可靠性就非常高。但是它跟“阿波羅”又不一樣,“阿波羅”只能載3人,它可以載6人,而且它可以部分重復使用。另外,它是多用途的,為空間戰服務,為載人登月服務,為載人登火星服務。
主持人:
承載量是更大了。
龐浩之:
更大了。
主持人:
現在飛船的主要局限性是不是也在這兒?
龐浩大:
主要是運載量太小。現在只能乘3個人、幾百公斤物資,而航天飛機可以乘7—10個人、20—30噸的物資。是非常大的。
主持人:
俄羅斯以前也曾經研發過航天飛機,叫“暴風雪”號。
焦維新:
那是最早的。
主持人:
80年代末期的?
龐浩之:
對,為“和平號”空間站研製的。只不過由於它貴了,俄羅斯養不起,在蘇聯解體以後,這個航天飛機也就不再飛了。
焦維新:
現在它也在研製新的飛船,叫做“快船”。但還處於研製階段,不過從剛才我們顯示的圖片來看,新型的飛船有兩個最重要的特點:第一,載人跟載貨分離了,現在的航天飛機又載人又載貨;第二,比如載人的飛船把載人的部分放在火箭最下端,在火箭的下邊,所以泡沫不管怎麼脫落,砸不到載人的部位上,所以就不存在泡沫塑料脫落的問題了。
龐浩之:
現在航天飛機是並著的。因為結構太大,並著它所以就容易撒到它。
主持人:
美國現在剩三架航天飛機了,據説不久以後要退役了。
龐浩之:
2008年“亞特蘭蒂斯”號先退役。因為它到了檢修時間了,檢修就檢修2年,正好到2010年,乾脆就先讓它退役。
主持人:
那“發現”號和“奮進”號可能是什麼時候退役?
龐浩之:
“奮進”號最後退役,“奮進”號是後來研製的,“挑戰者”爆炸後研製的,所以現在一直沒動它,先用“發現”號和“亞特蘭蒂斯”號進行飛行。
主持人:
其實“亞特蘭蒂斯”號8月份到9月份這一次的飛行可能更值得重視一點,對吧?
龐浩之:
對,它可能逐步要恢復“國際空間站”的建設。
主持人:
也就是一個多月以後?
龐浩之:
對。今年一共有四個窗口:7月份一個窗口、8月份一個窗口、10月份一個窗口、12月份一個窗口。美國至少發射三次。
主持人:
因為“亞特蘭蒂斯”號搭載的主要就是“國際空間站”的構建了。
龐浩之:
一些小物品。
焦維新:
對,還是小物件。像一些大部件,如歐空局的“哥倫布”艙可能是明年發射,所以還有很多部件沒有運上去。如果把“國際空間站”按照原來計劃建成,大概航天飛機還要飛行16次,也可能有第17次飛行。第17次飛行就是想維修“哈勃”空間望遠鏡
主持人:
不管怎麼説,“發現”號這一次的成功可能關係到“國際空間站”未來的命運。未來12天以後,“發現”號能不能夠安全返回,同樣是我們非常值得關注的。
今天非常感謝兩位嘉賓來到演播室和我們一起關注今天淩晨“發現”號的發射升空,同樣我們也期待著12天之後,它能夠平安地返回。
好的,再次感謝觀眾朋友們收看本期節目,再見。
製片人:陶躍慶
策 劃:滕雙雙
編 輯:閻敏 施磊
主持人:魯健
監 制:王未來
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責編:復蘇