生命之門

文/高歌

門在我們的日常生活中比比皆是，不論是公共場(chǎng)所，還是居民住宅都離不開它。不論何時(shí)何地，門都像一名忠誠(chéng)的衛(wèi)士終年堅(jiān)守在自己的崗位上，為我們防寒防暑、防賊防盜。對(duì)人類來(lái)說(shuō)，門是安全的象征，給了我們高枕無(wú)憂的安全感。

同樣，載人航天器（包括飛船、空間站和航天飛機(jī)）作為航天員在宇宙空間工作和生活的“太空之家”也離不開門。沒有門，航天器的生命保障系統(tǒng)就無(wú)法正常發(fā)揮作用，密封艙就形不成和地球相似的生態(tài)環(huán)境，航天員也就難以生存。所以說(shuō)，載人航天器的門比我們生活中的門更為重要。它是航天員的“生命之門”。

艙門引發(fā)的災(zāi)難

載人航天器的門通常稱之為艙門，它是供航天員出入或者操作人員安裝儀器的部分，火箭發(fā)射前用螺栓或構(gòu)件連接到艙體上，達(dá)到確保航天器密封的目的。

艙門有外艙門和內(nèi)艙門之分。外艙門用于讓人員出入航天器，好比一個(gè)家庭的大門；內(nèi)艙門用于人員進(jìn)出各個(gè)艙段，好比家庭里每個(gè)房間的門。日常生活中的房門多數(shù)為長(zhǎng)方形，載人航天器的艙門則多種多樣:蘇聯(lián)/俄羅斯的東方號(hào)、上升號(hào)、聯(lián)盟號(hào)飛船，以及中國(guó)神舟號(hào)飛船的艙門都是圓形的；美國(guó)的水星、雙子星座飛船的艙門是梯形的；阿波羅飛船指揮艙艙門也為梯形，登月艙艙門為方形；航天飛機(jī)軌道器乘員艙艙門為不規(guī)則圓形；國(guó)際空間站上的艙門既有方形也有圓形。

不管是外艙門還是內(nèi)艙門，也不管是圓形的還是方形的，或者其他形狀，艙門的技術(shù)要求、安全要求都很高，甚至高到苛刻的程度。一般的房門只要關(guān)得嚴(yán)、打得開就基本滿足使用要求，艙門的要求卻遠(yuǎn)不止于此，它非任何房門可比。

首先，它的大小必須合適，要滿足身著航天服的航天員進(jìn)出自如。尺寸過(guò)大，航天員和工作人員進(jìn)出雖然方便，艙門結(jié)構(gòu)卻不易做得堅(jiān)實(shí)牢固；尺寸過(guò)小，艙門倒是結(jié)實(shí)了，又不利于航天員和工作人員的進(jìn)出。所以，艙門必須滿足航天員進(jìn)出，成為美國(guó)對(duì)航天飛機(jī)氣閘艙艙門設(shè)計(jì)的第一條要求。

▲ 阿波羅17號(hào)飛船登月艙，方形艙門位于正面中部的下方

▲ 航天員利用中性浮力模擬器訓(xùn)練打開國(guó)際空間站的艙門

▲ 阿波羅11號(hào)飛船的指令艙被回收艦打撈到甲板上，艙門經(jīng)過(guò)往返月球的遠(yuǎn)程飛行后完好無(wú)損

▲ 雙子星座8號(hào)飛船返回地面，兩扇梯形艙門已打開

其次是對(duì)密封性和可靠性要求極嚴(yán)。幾乎所有航天員工作和生活的座艙都是密封艙，里面要充入維持生命的氣體，如果密封性能不好，航天員的生命就將失去保障，所以僅像屋門那樣做到嚴(yán)絲合縫遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為此，美國(guó)航天飛機(jī)氣閘艙的艙門采用了雙重密封形式，即艙門和氣閘艙的結(jié)構(gòu)上都設(shè)計(jì)了一道密封圈，兩道密封圈之間還裝有一種能夠快速堵塞泄氣的裝置。有的載人航天器還采用了多道艙門，例如阿波羅飛船指揮艙的艙門就有三道之多。

再次是要耐高溫、耐低溫、抗震動(dòng)，還要有足夠的強(qiáng)度。艙門的結(jié)構(gòu)形式有半硬殼式、整體壁板式、蜂窩夾層式，材料大多采用可焊性較高的鋁合金。

艙門是一個(gè)非常精密的重要部件，雖然它的體積和重量與整個(gè)飛船相比算不上大，可是一旦出現(xiàn)故障，后果非常嚴(yán)重，人類第一次太空飛行就險(xiǎn)些斷送在艙門上。當(dāng)年，蘇聯(lián)航天員加加林進(jìn)入東方一號(hào)飛船前，控制中心突然發(fā)現(xiàn)飛船艙門的遙控按鈕出了故障，如果不馬上排除，飛船一旦在返回地球時(shí)突發(fā)緊急情況，加加林有可能打不開艙門及時(shí)逃生，于是30多個(gè)工作人員以最快的速度擰下了艙門上的32個(gè)螺絲，才排除了故障，恢復(fù)了艙門的正常狀態(tài)。

事隔三個(gè)多月后，美國(guó)的載人飛船發(fā)生了一起更嚴(yán)重的艙門事故，一名航天員差點(diǎn)兒葬身洋底。

1961年7月21日，美國(guó)發(fā)射了自由鐘7號(hào)水星飛船，航天員弗吉爾·格里索姆按計(jì)劃飛行了15分37秒，完成了美國(guó)的第二次亞軌道飛行，隨后他操縱飛船返回地球，濺落在大西洋里。眼看飛行就要畫上成功的句號(hào)，格里索姆懷著喜悅的心情解開身上的安全帶，完成了最后檢查，又裝好了開啟艙門用的爆炸螺栓。誰(shuí)知，正當(dāng)他準(zhǔn)備啟動(dòng)艙門的按鈕時(shí)，艙門隨著一聲低沉的爆炸提前自動(dòng)炸開了，海水洶涌地灌進(jìn)飛船，格里索姆被迫鉆出飛船，才逃過(guò)滅頂之災(zāi)。可是，因?yàn)閬?lái)不及關(guān)閉氧氣閥，他的航天服灌滿了水，不僅當(dāng)不成救生筏，還拖著格里索姆直往下沉，使他灌飽了海水，差點(diǎn)兒淹死。五分鐘后，格里索姆才被回收直升機(jī)從水里救起，他對(duì)回收人員說(shuō)：“我的鼻子灌滿了水?！?/p>

▲ 檢查發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)乘員艙的艙門，艙門表面粘貼了耐高溫的防熱瓦

▲ 航天員格里索姆（中）在查看雙子星座飛船

▲ 航天飛機(jī)氣閘艙的艙門

自由鐘7號(hào)飛船就沒這么幸運(yùn)了，直升機(jī)沒能拖住這艘價(jià)值200萬(wàn)美元的飛船，只好任其沉入5000多米深的洋底，直到1999年7月21日才被打撈出水重見天日，只可惜沒找到那扇差點(diǎn)兒讓格里索姆送命的飛船艙門。

事后，格里索姆堅(jiān)持認(rèn)為事故是因艙門錯(cuò)誤點(diǎn)火所致。面對(duì)試圖找出故障原因的美國(guó)宇航局官員，他只有一個(gè)解釋：“我還沒做任何事，那個(gè)該死的東西就爆炸了。”最后查明，事故是艙門作動(dòng)器電器與著陸系統(tǒng)電路發(fā)生短路造成的。

這次意外讓格里索姆非常惱火，并留下了可怕的回憶。四年后他參加了雙子星座計(jì)劃的第一次載人飛行，并擔(dān)任雙子星座3號(hào)的指令長(zhǎng)，飛行前他給飛船取了一個(gè)吉利名字“瑪麗·布朗”，這是泰坦尼克號(hào)沉船事故中的一名幸存者，有“不沉者”之稱?？僧?dāng)飛船在洋面上濺落時(shí)，格里索姆被回收部隊(duì)救上船后突然產(chǎn)生了暈船反應(yīng)，因?yàn)樗窒肫鹆松洗螢R落時(shí)恐怖的一幕。

格里索姆雖然在自由鐘7號(hào)的艙門事故中死里逃生，躲過(guò)一劫，可似乎命中注定他還要在艙門上出事，甚至倒大霉。五年半后，他在阿波羅4A號(hào)飛船事故中不幸遇難。兩次水火無(wú)情的災(zāi)難都讓可憐的格里索姆趕上了。

自由鐘7號(hào)艙門事故讓飛船設(shè)計(jì)師們意識(shí)到艙門不可靠的危害，于是立即進(jìn)行了改進(jìn)。水星飛船的艙門原來(lái)裝有爆炸裝置，目的是遇到緊急情況時(shí)航天員可以盡快逃生。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，后來(lái)的雙子星座和阿波羅飛船都不再使用這種艙門，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)師們主要考慮確保艙門不像自由鐘7號(hào)那樣意外打開，卻忽略了另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，那就是艙門還必須保證能盡快打開。正是這個(gè)忽略，后來(lái)放大了一幕震驚世界的航天悲劇。

1967年1月27日，阿波羅4A號(hào)飛船在肯尼迪航天中心進(jìn)行地面試驗(yàn)時(shí)突然燒起大火。5分27秒后，人們好不容易撲滅了火災(zāi)，打開了飛船的三道艙門，里面的情景讓人觸目驚心：指令長(zhǎng)格里索姆仰面躺在飛船的地板上，他的大腿被火燒壞了；愛德華·懷特橫躺在艙門下面，羅杰·查菲躺在自己的座位上。三名航天員全都因窒息而死，他們?cè)诤教旆Ш?5至30秒內(nèi)失去了知覺。

▲ 航天員在檢查聯(lián)盟號(hào)飛船的艙門

▲ 工作人員在檢查火災(zāi)后阿波羅4A飛船的艙門

這起災(zāi)難事故讓飛船設(shè)計(jì)師們追悔莫及。懷特留在艙門上那沾滿灰燼的手印，說(shuō)明他在生命的最后時(shí)刻仍在企圖打開艙門，然而艙門卻無(wú)情地關(guān)閉了他們的逃生通道。假如自由鐘7號(hào)事故后，飛船艙門的解鎖裝置沒有改進(jìn)，阿波羅飛船仍然裝有那種爆炸裝置的話，航天員就可能在大火燒起來(lái)的時(shí)候及時(shí)打開艙門，飛船內(nèi)的純氧遇到空氣后就會(huì)馬上消散，火勢(shì)也會(huì)隨之減小，三名航天員也許會(huì)受到一些驚嚇，格里索姆也可能燒傷大腿，卻不至于命喪黃泉。沒想到這種改進(jìn)幫了“倒忙”，面對(duì)用六只螺栓固定的飛船艙門，航天員只有在火災(zāi)中束手待斃的命運(yùn)了。

對(duì)艙門嚴(yán)慎細(xì)實(shí)

這些有驚無(wú)險(xiǎn)和有驚有險(xiǎn)的事故，甚至是血的教訓(xùn)，無(wú)異于在艙門上敲響了一次次警鐘，引起了各國(guó)航天員對(duì)艙門的高度重視。

1969年10月，蘇聯(lián)聯(lián)盟8號(hào)飛船的航天員沙塔洛夫在檢查艙門時(shí)，由于擰緊閥門超過(guò)了規(guī)定限度，閥門上一個(gè)桿件的焊縫開裂了。盡管門鎖狀態(tài)正常，艙門也關(guān)得很緊，而且離起飛時(shí)間只剩不到一個(gè)小時(shí)，他還是按照規(guī)定報(bào)告了情況。工程師馬上趕來(lái)檢查了艙門，最后確認(rèn)問(wèn)題不影響發(fā)射。經(jīng)過(guò)這個(gè)波折，沙塔洛夫再關(guān)艙門時(shí)變得小心翼翼。

在艙門的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)方面，工程技術(shù)人員更是精益求精、嚴(yán)慎細(xì)實(shí)。阿波羅4A號(hào)飛船悲劇之后，設(shè)計(jì)師們糾正了飛船艙門的不合理性，新設(shè)計(jì)的艙門同樣不帶爆炸裝置，卻能在三秒鐘內(nèi)迅速打開。為了驗(yàn)證艙門迅速向外打開的性能，還專門在阿波羅4B飛船的三項(xiàng)飛行試驗(yàn)任務(wù)中安排了一項(xiàng)試驗(yàn)。在航天飛機(jī)研制中，氣閘艙艙門的設(shè)計(jì)也有專門要求，包括既能耐受高壓負(fù)荷，又不能過(guò)于笨重導(dǎo)致操作不便；開關(guān)和控制裝置應(yīng)該讓穿著航天服的航天員用手方便地操作和使用；在緊急狀態(tài)下也能關(guān)上，一旦被卡住，能夠用手強(qiáng)行打開，力量不超過(guò)441牛；插銷失靈時(shí)，應(yīng)有打開艙門的應(yīng)急措施；當(dāng)一名航天員受傷或生病時(shí)，另一名身著航天服的航天員能將其營(yíng)救出來(lái)等。

1990年7月17日，蘇聯(lián)航天員阿納托利·索洛維約夫和亞歷山大·巴蘭金準(zhǔn)備通過(guò)和平號(hào)空間站的量子2號(hào)實(shí)驗(yàn)艙到艙外維修受損的防熱層。按規(guī)定，開啟艙門時(shí)要先打開1毫米的縫隙，并且用掛鉤固定住，以便艙內(nèi)空氣流出；只有當(dāng)壓力下降到0時(shí)，艙門才能完全打開?？墒菦]等壓力下降到0，他們就提前摘下了掛鉤，結(jié)果艙門強(qiáng)力彈開，高達(dá)400千克的彈力導(dǎo)致艙門鉸鏈變形，艙門無(wú)法關(guān)嚴(yán)。幾天后，兩名航天員進(jìn)行了三個(gè)半小時(shí)的艙外作業(yè)終于修復(fù)了鉸鏈，關(guān)嚴(yán)了艙門。

為了保證神舟飛船返回艙和軌道艙之間的圓形艙門密封絕對(duì)可靠，中國(guó)的航天科研人員繪制了100多張圖紙，設(shè)計(jì)了六把聯(lián)動(dòng)桿鎖；艙門還加裝了雙道密封圈，并設(shè)計(jì)了艙門快速檢漏儀，提高了檢測(cè)密封圈有無(wú)泄漏的速度。

經(jīng)過(guò)中外航天科技人員幾十年的不懈努力，載人航天器艙門的設(shè)計(jì)越來(lái)越完善，可靠性不斷提高，它將一切隱患拒之門外，永遠(yuǎn)對(duì)航天員敞開“幸福之門”“凱旋之門”。