2022年6月5日10時(shí)44分，搭載神舟十四號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十四運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，約577秒后，神舟十四號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道。
17點(diǎn)42分，神舟十四號(hào)載人飛船已采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，經(jīng)過(guò)6次自主變軌，成功對(duì)接于天和核心艙徑向端口，從發(fā)射到對(duì)接完成共用時(shí)6小時(shí)58分，目前航天員已經(jīng)進(jìn)入天宮空間站，接下來(lái)6個(gè)月，將是天宮空間站建設(shè)的重點(diǎn)階段。
太空救援？天宮空間站救援計(jì)劃揭秘
2022年6月5日，新華社發(fā)表了一篇標(biāo)題為“乘舟巡宇探天河——神舟十四號(hào)飛天紀(jì)實(shí)”的稿件，除了對(duì)航天員以及神舟十四號(hào)發(fā)射前后的詳細(xì)介紹外，還披露了一個(gè)驚人的消息：
神舟十四號(hào)載人飛船是神舟十三號(hào)載人飛船的應(yīng)急救援飛船。
空間站任務(wù)實(shí)施以來(lái)，為了確保任務(wù)順利展開(kāi)與航天員絕對(duì)安全，神舟飛船要具備天地結(jié)合多重保證的應(yīng)急救援能力。為此，航天科技集團(tuán)一院的研制人員采用“滾動(dòng)待命”策略，即“一船發(fā)射、一船待命”，并使飛船具備8.5天應(yīng)急發(fā)射能力。
目前，神舟十四號(hào)載人飛船已在發(fā)射場(chǎng)待命達(dá)7個(gè)月。
這里的信息告訴我們一個(gè)驚人的事實(shí)，目前發(fā)射的神舟十四號(hào)飛船居然是神舟十三號(hào)飛船的應(yīng)急救援飛船，而且這個(gè)應(yīng)急救援模式是“滾動(dòng)待命”策略，也就是“一船發(fā)射、一船待命”，并使飛船具備8.5天應(yīng)急發(fā)射能力。
為什么要準(zhǔn)備救援飛船？
相信大家應(yīng)該會(huì)飛船詫異，既然是救援飛船那不就是救援用的嗎？其實(shí)不是這樣，我們討論的是那些情況下才需要派遣救援飛船前往空間站。
《地心引力》和《太空救援》展示了兩個(gè)截然不同的救援場(chǎng)面，前者是航天飛機(jī)在執(zhí)行升級(jí)哈勃望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)時(shí)遭遇了俄羅斯導(dǎo)彈摧毀的衛(wèi)星碎片轟擊，只有兩名在執(zhí)行艙外行走的宇航員恩·史東博士和麥特·科沃斯基機(jī)長(zhǎng)幸存。
之后兩人展開(kāi)了辛苦的自救行動(dòng)，費(fèi)盡千辛萬(wàn)苦，在科沃斯基犧牲了自己后史東博士終于抵達(dá)空間站，并且進(jìn)入了在空間站待命的飛船，但第二波碎片襲擊再次摧毀了國(guó)際空間站，并且飛船嚴(yán)重受損，無(wú)法重返大氣層，因此博士只能考慮唯一一個(gè)選擇，駕駛飛船向中國(guó)空間站靠攏，最終進(jìn)入了中國(guó)空間站并登上飛船踏上了返回地球的旅程。
《太空救援》則是一個(gè)搶救禮炮七號(hào)空間站（1985年6月出故障）的電影，與救援宇航員無(wú)關(guān)，這個(gè)任務(wù)盡管也是搶救，但不是迫切任務(wù)性質(zhì)，只是因?yàn)樘魬?zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)即將發(fā)射（1985年7月29日發(fā)射），為了避免禮炮七號(hào)落入美國(guó)人之手才有了這個(gè)“太空搶險(xiǎn)任務(wù)”。
緊急救援：其實(shí)時(shí)間很久
假如像好萊塢大片《地心引力》中設(shè)定的情形，航天飛機(jī)被毀，國(guó)際空間站解體，宇航員僅僅只能依靠艙外宇航服內(nèi)留存的氧氣等待救援是來(lái)不及的！據(jù)WIKI資料，我國(guó)的飛天艙外航天服可以自持7個(gè)小時(shí)以上的工作，據(jù)非正式資料稱，美國(guó)宇航服可以自持10小時(shí)以上，但筆者沒(méi)有找到相關(guān)資料（WIKI資料也在6~7小時(shí)左右，阿波羅登月宇航服）。
也就是說(shuō)留給地面救援的時(shí)間只有6~7小時(shí)，從目前的發(fā)射來(lái)看，一枚整裝待發(fā)的火箭確實(shí)可以在7小時(shí)內(nèi)變軌抵達(dá)空間站或者宇航員所在的軌道，甚至可以更短，但現(xiàn)實(shí)中卻很難！
救援相關(guān)的準(zhǔn)備：為何需要那么久？
地球是一顆大約24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周的行星，當(dāng)航天器發(fā)射上天繞行一圈后，大家一定會(huì)發(fā)現(xiàn)第二圈路過(guò)時(shí)已經(jīng)不是同一地點(diǎn)，因?yàn)榈厍蛞呀?jīng)轉(zhuǎn)了這一圈的時(shí)間的里程，比如天宮空間站一天大約繞地球15.6圈，那么每圈在赤道經(jīng)過(guò)的歷程約為2500千米，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的維度大約為40.9度，那么一圈后大約相距1640千米。
所以大家會(huì)發(fā)現(xiàn)飛船發(fā)射是有窗口的，不能隨時(shí)發(fā)射，最好就是等飛船發(fā)射后的軌跡剛好被空間站經(jīng)過(guò)而相遇，或者現(xiàn)在的空間站會(huì)在飛船發(fā)射前有一個(gè)調(diào)相機(jī)動(dòng)，也就是我稍微往前一點(diǎn)或者滯后一點(diǎn)，剛好讓飛船可以最快速度對(duì)接上。
這就是快速對(duì)接，一般這個(gè)操作大約就是神舟十四和天宮空間站對(duì)接的時(shí)間，大約6.5小時(shí)，從理論上來(lái)看這個(gè)時(shí)間可以縮短到1小時(shí)之內(nèi)，比如航天史上最快的一次對(duì)接發(fā)生在1968年4月15日，前蘇聯(lián)宇宙-213和前一天發(fā)射的宇宙-212飛船進(jìn)行快速交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，宇宙-213飛船在發(fā)射后46分鐘就實(shí)現(xiàn)了對(duì)接。
但其實(shí)這個(gè)對(duì)接是有要求的，比如剛好等另一艘飛船經(jīng)過(guò)時(shí)對(duì)接，而且發(fā)射時(shí)間與飛船入軌精度要求相當(dāng)高，并不是隨時(shí)可以發(fā)射，要不然就得不斷變軌去靠近另一艘飛船或者空間站，不僅浪費(fèi)燃料還浪費(fèi)時(shí)間，不如等幾天讓飛船飛過(guò)來(lái)（按空間站軌道高度，大約25天左右會(huì)重復(fù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)地點(diǎn)）。
因此按之前的發(fā)射窗口加上一般的入軌精度，飛船對(duì)接到空間站大約需要2天，假如算上隨時(shí)的話估計(jì)需要更久，也就是說(shuō)從立即發(fā)射的條件出發(fā)，而且軌道相位還比較合適，那么也需要2-3天左右的時(shí)間才能到達(dá)。
地面準(zhǔn)備時(shí)間：可能需要更久
我國(guó)的載人飛船發(fā)射的火箭是CZ-2F（長(zhǎng)征二號(hào)F），它由四個(gè)助推器+一個(gè)芯二級(jí)級(jí)火箭級(jí)組成，其燃料為四氧化二氮和偏二甲肼，這種燃料加注后一般需要在一個(gè)月內(nèi)發(fā)射（資料來(lái)自使用這種燃料的液體導(dǎo)彈），因?yàn)檫@種燃料有毒且腐蝕性很強(qiáng)，無(wú)法長(zhǎng)期保存。
長(zhǎng)征2F/T1運(yùn)載火箭燃料加注
因此必須要現(xiàn)場(chǎng)加注，央視網(wǎng)在6月5日有一篇報(bào)道表明，長(zhǎng)征2號(hào)F火箭燃料加注時(shí)間需要10-12小時(shí)以上：
長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭由四個(gè)助推器，一子級(jí)和二子級(jí)、飛船整流罩和逃逸塔組成，整個(gè)火箭起飛重量接近500噸，其中絕大部分都是燃料的重量。在加注過(guò)程中，1級(jí)和2級(jí)同時(shí)加注，然后再對(duì)4個(gè)助推器進(jìn)行加注，整個(gè)加注過(guò)程從準(zhǔn)備到結(jié)束，需要10—12個(gè)小時(shí)時(shí)間。燃料加注就意味著火箭進(jìn)入了不可逆狀態(tài)。
即使是液氧煤油同樣無(wú)法保存，比如中國(guó)運(yùn)載火箭研究院網(wǎng)站的一份資料指出，長(zhǎng)征七號(hào)的低溫燃料存放時(shí)間24小時(shí)，就已經(jīng)創(chuàng)下了低溫燃料停放時(shí)間最長(zhǎng)紀(jì)錄，所以加注燃料這個(gè)時(shí)間必不可少，只有全固體燃料火箭才能拉出來(lái)就發(fā)射，但它卻不適合發(fā)射載人飛船。
僅僅只有加注燃料和發(fā)射兩個(gè)步驟？
顯然不是這樣的，盡管本文開(kāi)頭已經(jīng)說(shuō)明“滾動(dòng)待命”策略，即“一船發(fā)射、一船待命”，比如神舟13號(hào)發(fā)射時(shí)Y14待命，而神舟14號(hào)飛船發(fā)射時(shí)待命的是Y15，除了加注燃料和發(fā)射入軌，還有很多任務(wù)要完成，比如官方資料中就有8.5天和16天兩個(gè)緊急救援的版本：
8.5天應(yīng)急救援流程主要工作
上圖是8.5天應(yīng)急救援的主要工作，可以看到除了燃料加注以外，還有總檢查以及逃逸塔測(cè)試和船箭組合等等大量的匹配檢查工作，因此8.5天是目前我國(guó)能達(dá)到的最快時(shí)間。
上圖是應(yīng)急火箭應(yīng)急值班的流程，基本上就是射一枚，下一枚作為應(yīng)急任務(wù)，再射一枚，再留下一枚作為應(yīng)急任務(wù)，一直滾動(dòng)。
為什么會(huì)有8.5天和16天兩種方案，不是越快越好嗎？
目前公開(kāi)的資料中是應(yīng)對(duì)以下兩種情況而設(shè)置的：
1、空間站及其對(duì)接的載入飛船出現(xiàn)故障，且關(guān)鍵功能相關(guān)備份產(chǎn)品已啟用，經(jīng)評(píng)估決策后，執(zhí)行8.5天應(yīng)急發(fā)射方案：
人員利用2天時(shí)間在發(fā)射場(chǎng)集結(jié)，發(fā)射場(chǎng)有效工作時(shí)間約6.5天?；鸺诩夹g(shù)區(qū)經(jīng)過(guò)外觀檢查和狀態(tài)恢復(fù)后，即轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射區(qū)開(kāi)展測(cè)試工作，船罩組合體、逃逸塔在發(fā)射區(qū)與火箭進(jìn)行對(duì)接，并完成后續(xù)應(yīng)急救援發(fā)射任務(wù)。
2、空間站及其對(duì)接的載入飛船出現(xiàn)故障，但各項(xiàng)功能基本正常，暫不影響航天員生命安全的情況下，執(zhí)行16天應(yīng)急發(fā)射方案：
人員在發(fā)射場(chǎng)集結(jié)完畢后，載人飛船在11天內(nèi)完成技術(shù)區(qū)廠房相關(guān)工作，之后在3天內(nèi)完成船罩組合體、逃逸塔在技術(shù)區(qū)廠房與火箭對(duì)接，船箭塔組合體轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)，在發(fā)射區(qū)進(jìn)行功能及接口檢查，火箭推進(jìn)劑加注和發(fā)射等工作。
應(yīng)對(duì)的情況大致為飛船返回系統(tǒng)已經(jīng)故障，但空間站仍能維持航天員生存，或者空間站和飛船都出現(xiàn)故障，但生命基本維持系統(tǒng)基本正常！應(yīng)急發(fā)射中沒(méi)有規(guī)劃立即需要救援這種情況，而原因也很簡(jiǎn)單，這種情況下以目前的技術(shù)無(wú)法救援，唯一的辦法是請(qǐng)求國(guó)際救援，
國(guó)際救援如何進(jìn)行？
目前在近地軌道上的有天宮空間站和國(guó)際空間站，在軌的飛船有天宮1艘神舟飛船，和國(guó)際空間站靠泊的一艘聯(lián)盟-21飛船以及龍飛船自由號(hào)，也就是說(shuō)在軌將會(huì)有三艘可以自由活動(dòng)飛船。
從理論上看，如果國(guó)際空間站或者天宮空間站出現(xiàn)絕對(duì)緊急的情況需要救援，那么雙方都有飛船可以派遣，天宮空間站短期內(nèi)增加7名航天員確實(shí)是個(gè)疑問(wèn)，因?yàn)檫@個(gè)沒(méi)有人評(píng)估過(guò)，但未來(lái)的天宮空間站正常是可以常駐6名航天員的。
而國(guó)際空間站上增加3名宇航員則沒(méi)有什么大問(wèn)題，畢竟國(guó)際空間站空間站空間更大，也曾有過(guò)13人的最高紀(jì)錄，因此10人不是什么嚴(yán)重的問(wèn)題，只是睡覺(jué)不太有地方了。
軌道傾角相差太大：是個(gè)大問(wèn)題
天宮空間站和國(guó)際空間站軌道高度只相差30千米不到，但傾角相差比較大，天宮空間站傾角是41.4720°，而國(guó)際空間站則是51.6456°，相差接近10°，這可是個(gè)大麻煩，因?yàn)?0千米高度是比較容易的，但改變傾角再改回來(lái)，而且相位差可能非常大，唯一差別的是可以立即出發(fā)（假設(shè)雙方在政治層面上交涉一切順利）。
一句話總結(jié)：假如需要立即救援的話，很有可能就是愛(ài)莫能助！無(wú)論是國(guó)際空間站還是天宮空間站，但在軌飛船和空間站同時(shí)損壞的情況極其罕見(jiàn)，除非像《地心引力》中被碎片群擊中，真是那樣的話只能聽(tīng)天由命了。
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