NASA经典营救行动：三名宇航员徒手抓住4吨重卫星，生死只有20秒
核心提示：从任务设计上看，宇航员需要用徒手抓住卫星，辅助机械臂控制住卫星。这个操作非常危险，因为卫星外表都是特殊材料制造而成的，甚至具有一定对抗微陨石的硬度。在宇航员用手抓住卫星的同时，可能存在宇航服手指处被划破的风险。一旦被划破，那么宇航员就面临生命危险了。
宇宙印象 深度科普栏目第1101期 随着NASA启动商业乘员计划，美国本土重新获得了载人航天发射的能力，但这一次已经不是航天飞机，而是载人飞船。载人飞船与航天飞机相比，最大的问题在于执行任务的范围大大缩小，很大程度上只能用于国际空间站的人员运输。航天飞机的货舱很大，能够运载力也超过20吨，也有人认为航天飞机在一些任务中运力没有充分发挥，但这种航天器的任务弹性很大，可维修哈勃望远镜、也可以将卫星带回地面进行维修，搭载7名宇航员在数量上也足够多。
图片解读：航天飞机将哈勃望远镜送入轨道
图片解读：航天飞机内置货舱
1990年，发现号航天飞机将哈勃望远镜送上太空，一举奠定了航天飞机的地位，可以运送超大尺寸的载荷。这为今后建造空间站奠定了基础，能够一次携带多个桁架结构和轨道舱进入太空，让组装空间站的效率更高。
在哈勃望远镜发射任务之后，航天飞机开始了职业生涯，1992年创造了一次史无前例的太空行走。NASA同时派出三名宇航员进行太空行走，徒手抓住并控制国际通信卫星6号F3卫星，完成了更换发动机的任务，成功将卫星复活。国际通信卫星6号F3卫星在发射升空的时候遇到了故障，大力神III火箭第二级没有及时分离，导致了国际通信卫星6号F3进入了距离地面349公里高度的轨道上，近地点为169公里，之后地面控制人员利用卫星上的近地点发动机与卫星分离，利用卫星上的推进器将轨道提升到远地点407公里，近地点259公里的轨道上。这只是最大限度减少损失，处于这条轨道上的话，卫星可以确保运行1年，但与设计10年的寿命差距太远。要将卫星轨道继续提升，就要安装新的近地点发动机，让卫星进入更高的轨道，否则这颗卫星就要提早报废了。
图片解读：国际通信卫星6号F3卫星的轨道图像，由航天飞机拍摄
于是NASA的航天飞机就接收了这个任务，定于1992年发射，由奋进号航天飞机执行。如果当时没有航天飞机，那么国际通信卫星6号就无法获救，载人飞船无法携带大直径的近地点发动机，需要人货分开运输，危险性很大，而且载人飞船也没有机械臂，基本上不可能执行这项任务。航天飞机营救行动理论上可行，携带一台全新的近地点发动机，国际通信卫星组织为此花了1.5亿美元。营救方案是这样的：航天飞机发射之后，进入与国际通信卫星6号F3一样的轨道，为此花了4天的时间，由一名宇航员站在机械臂前端用手将其固定在机械臂上，然后送回航天飞机的货舱内，在货舱内安装一台近地点发动机。然后再通过机械臂将卫星重新释放到轨道上，航天飞机随即离开卫星。接下来就是地面控制站与卫星之间的事了，卫星会在近地点启动发动机，将卫星推入预定轨道。
航天飞机能够携带一台近地点发动机，多名宇航员同时作业，为这次任务的成功奠定了基础。不过，我们看似简单的营救任务，还存在许多隐患，很容易导致任务全面失败。头条独家的宇宙印象指出，国际通信卫星6号F3卫星预定轨道远高于400公里，在这个高度的轨道上运行，这里的原子氧活动比预定轨道高得多，这会腐蚀卫星太阳能电池板上的焊接接口，导致不可逆的结构损坏。因此，航天飞机又增加了一个额外的实验任务，将原产的太阳能电池样放在发现号航天飞机上进行测试，暴露在空间中，用来评估原子氧腐蚀的程度。从这个细节可以看出，卫星是个非常高精密的仪器，任何一点失误都会导致严重的后果。
图片解读：宇航员正在用手控制杠杆固定卫星
从任务设计上看，宇航员需要用徒手抓住卫星，辅助机械臂控制住卫星。这个操作非常危险，因为卫星外表都是特殊材料制造而成的，甚至具有一定对抗微陨石的硬度。在宇航员用手抓住卫星的同时，可能存在宇航服手指处被划破的风险。一旦被划破，那么宇航员就面临生命危险了。宇航服内是加压的，划破口如果超过0.6厘米，宇航服就会泄露压力，导致宇航员暴露在真空环境中，此时宇航员的生命只有20秒的时间，这也是地面试验中科学家推测人体能够在真空中暴露的最长时间。
图片解读：三名宇航员用手控制卫星
图片解读：航天飞机的货舱
在奋进号任务中，宇航员皮埃尔发现自己无法按照任务要求抓住卫星，因为卫星仍然处于每秒一圈的自转状态中。该卫星重达4吨，直径为3.6米，那么怎么办？于是地面控制中心临时想了个办法，同时派出三名宇航员，直接用手来固定住卫星。最终用了1个多小时，才将卫星固定到机械臂上，然后抓取到货舱内。4吨重的卫星在旋转中被控制、停止旋转，然后被机械臂控制住，这次营救行动相当惊险，各个环节都暗藏杀机，稍有不慎就会导致宇航员死亡。而且4吨重的卫星如果失控，可能与航天飞机碰撞，那么问题就大了。这种结构性的损坏会导致航天飞机无法在返回阶段隔热，这也是哥伦比亚号航天飞机失事的原因。完成这次营救卫星的任务后，航天飞机更是名声大噪，为接下来建造国际空间站任务开了个好头。宇宙印象为今日头条独家，其他均为假冒，转载均为非法。