为挽回损失,美国宇航员在太空上,徒手去抓4吨重高速飞行的卫星

5楼的男人 2024-07-19 20:31:15

引言:

在人类太空探索的过程中,有着阿波罗11号那样激动人心的时刻,同样也有着紧张和危险的时刻,但是很少有奋进号航天飞机行走那样扣人心弦,宇航员们要在400公里的太空上,用20秒时间,徒手抓住4吨重高速运动和旋转的卫星。

事件背景:源于一次失败的发射任务

上世纪80年代中后期,随着移动电话等电子产品的兴起,全球通信需求数量激增,为了应对这种局面,国际卫星组织决定研发新一代通信卫星,来满足日益激增的需求。

在这种背景下,“通信卫星六号”就被研发了出来,这个“通信卫星六号”并不是第六颗,而是一种代号,以取代老旧的“通信卫星五号”。

“通信卫星六号”首批研发了五颗,单颗卫星造价高达3亿美元,这个价格距今差不多40年时间了,可以看出其研发成本有多高。

虽然研发和制造成本高,但是其性能在当时也是顶尖的,其设计使用寿命为13年,每颗卫星高度为11.7米,直径为3.6米,重量为4吨。可以同时中转12万条通话线路,并且可以中转3个电视频道,五颗卫星就是60万条线路了。

虽然“通信卫星六号”放到现在不够看,但是这样的通话线路,在上世纪80年代中后期,座机的保有量都不太多的情况下,同时可以支持60万条无线通信线路,那是绝对够用了。

就这样,在1986年10月27日,“通信卫星六号”第一颗卫星发射升空,事情非常顺利,这颗卫星进入到预定轨道。

然而,在第二年3月14日,在发射第二颗卫星的时候,却出现了重大问题。由于发射卫星的火箭出现了故障,导致第二颗卫星并未进入到预定轨道中,而是被提前“卸货”了。

由于火箭故障,导致卫星的轨道出现很大的偏差,其轨道的形状是一个大的椭圆形,近地点仅169公里,这个高度虽然属于外太空,还是有非常稀薄的空气。

特别是近地轨道上的氧原子,会腐蚀太阳能板的焊接界面,还有一些电子元器件的寿命也会受到腐蚀,这种情况下,卫星的寿命将会大打折扣,而且,在这样的轨道高度上,由于受到空气阻力的影响,还面临着坠落大气层的风险。

根据当时的专家预测,如果不采取措施的话,那么这颗卫星仅剩设计寿命的十分之一,也就是一年多时间。

面对这样的状况,国际卫星组织面临着两个选择:是重新发射一颗新卫星,以替代这颗卫星,还是对这颗发射失败的卫星进行抢救性维修,抬升其轨道高度。

航天飞机抢修卫星

是重新发射一颗新卫星,还是对其进行抢修,经过多轮研讨后,发现这不是一个技术性的问题,而是一个经济问题。

这是因为在当年,美国科学技术实力可以说是一骑绝尘,其研发出了可以重复使用的航天飞机,不仅可以携带多名宇航员,而且航天飞机内部的空间,为抢修卫星创造了基础条件。

航天飞机虽然可以重复使用,但是其单次发射成本并不低,这是因为其维护成本非常高昂,根据当时的核算,如果航天飞机搭载几名宇航员对其通信卫星进行维修的话,其成本大约在1亿美元左右。

既然单颗卫星的造价为3亿美元,那么小学生都可以算清楚这笔账了,那么如何应对卫星发射失败的情况,其结果就显而易见了,最终还是选择了对卫星进行抢修。

虽然最终方案确定了下来,但是前期准备工作却耗费很长时间,最终在1992年5月7日,奋进号航天飞机载着7名宇航员飞上太空,开启了对卫星的抢修工作。

想要对卫星进行抢修,那么第一步就是找到卫星,并且对其进行捕获。这一步说起来简单,但是实行起来却异常困难。

首先由于卫星发射失败,其轨道是一个不规则的椭圆形,在双方都以极快速度飞行的情况下,想要靠近追上,并且靠近它,不仅需要高超的技术,还需要足够的耐心。

最终奋进号航天飞机在360公里的轨道上,耗费3天时间,才寻找到这颗卫星,然后慢慢靠近它,与其最近距离仅15米。

既然第一步工作已经完成,已经寻找到,并且靠近了这颗卫星,那么就开始了第二步的工作,那就是对这颗卫星进行捕获,也就是在近400公里的太空中,抓住这颗卫星。

然而,就是抓住卫星这个部分,是抢修最难的一步,我们在中学时候学过,在同向而行的两个物体,如果速度一样,那么双方就处于相对静止的状态。

也就是说,如果航天飞机的飞行速度如果和卫星保持一致的话,那么卫星相对于航天飞机来说,就是静止的物体。

但是,这颗卫星还存在一个问题,那就是“自旋”,为了让卫星能够在太空中更加稳定,其每秒自旋一周。

如果是在地面上的话,有无数种方法让这颗旋转的卫星静止下来,然而,这是在400公里的太空中,在没有强大助力的情况下,想要让一颗重达4吨重的卫星停止下来,显然非常困难。

虽然航天飞机上配备了机械手臂,然而机械手臂的作用不是让卫星停止自转,而是在卫星停止下来后,捕获卫星的时候用的。

因为用机械手臂强行停止的话,搞不好就是两败俱伤的结果,导致卫星和航天飞机双双损毁,因此让卫星停止转动的重任,就移交到宇航员的手中。

这也是为何卫星在87年发射失败,到92年才进行抢修的原因,因为宇航员们训练了两年时间,就是要在400公里的高空,让4吨重的卫星停止转动,然后对其进行捕获。

徒手捕获4吨重的卫星

在确定了抢修方案后,皮埃尔·索特(Pierre Thuot)第一个进行太空行走,与平时训练一样,他手里拿着一根长4.5米,重72公斤的机械装置,想办法把其插入卫星尾部的结构中,利用轻柔一点的缓冲力,让卫星缓慢的停止转动,然后让航天飞机上的机械臂,把卫星捕获维修。

虽然索特在地球上,进行了两年的训练,对于这个动作已经烂熟于心了。然而在太空失重的情况下,本来行动就非常困难,还要穿上厚重的宇航服,各种动作都显得有些僵硬不太灵活。

由于卫星高速飞行,并且其自身重量达到了4吨,索特每次都仅差一点点,却始终无法准确的把机械装置插入卫星的尾部,在尝试了几个小时后,还是以失败告终。

在经过这次失败后,休养了一段时间的索特再次尝试让卫星停止转动,然而跟上次一样,每次距离成功仅一点点距离,但却无法成功。

航天飞机上的成员把这一情况向地面做了汇报,考虑到航天飞机已经在太空停留了几天时间,已经不允许其长时间逗留太空,最终启用了最冒险的一种方案,那就是依靠宇航员的双手,不借用工具的情况下,徒手抓住4吨重的卫星,让其停止转动。

不过这次不是索特单独一个人行动,而是三名宇航员一起行动,三个宇航员以120°的方位固定在航天飞机上,相向站立,然后三个人一起动手,抓住卫星让其停止转动。

在这个过程中,有两个异常危险的地方,一个就是卫星并不是光滑的表面,而是有尖锐的边缘,如果宇航员不小心的话,这些尖锐的边缘就有可能划破宇航员的航天服,而在太空上,只要宇航服破损长度超过0.6厘米,那么宇航服就会快速泄压。

留给宇航员自救的时间不足20秒,20秒时间如果在地球上,可以让那个跑得最快的人,跑出200多米的距离,然而却无法让宇航员从舱外返回数米内的舱室之中,也就是说在徒手抓卫星的过程中,如果不小心被划破了宇航服,那么宇航员也无法返回地球了。

另外,三名宇航员需要再合适的时间,同时抓住卫星,并且同时用力,才有可能让卫星停止转动,如果无法做到同时用力,无法保证相同力度的话,高速飞行的卫星在外力下,突然失去平衡,会狠狠地甩向一边,不仅是宇航员,有可能航天飞机都会损毁。

但是在确定了抢修方案后,索特与理查德·希布(Richard Hieb)、托马斯·埃克斯(Thomas Akers)三名宇航员走出舱门,在站到指定位置后,航天飞机慢慢靠近卫星,直到宇航员可以触手可摸的地步。

5月13日19时59分,随着一声令下,三名宇航员同时用力,伸手抓住重达4吨重的卫星。虽然三名宇航员尽力保持同步,然而受力还是有些不均。

在突然受到外力后,卫星还是摇晃了起来,虽然三名宇航员尽力维持平衡,但是相对4吨的重量来说,人力终究有些不足,最终还是理查德·希布反应迅速,一只手抓着卫星,一只手抓着机械装置迅速把其插入卫星底部,终于让卫星停止了转动,在400公里高空中,驯服了这颗重达4吨重的卫星。

随后航天飞机上的机械臂把卫星送入货仓之中,更换了发动机,让卫星重新获得动力,然后更换了被氧原子腐蚀的界面,让这颗失去了作用的卫星重新焕发了生机。

结语:

人类有时候显得非常弱小,而有时候又非常强大,在外太空之中,不要说单个人类了,就是地球都显得非常的渺小。

但就是看似弱小的人类,却一次次创造出了奇迹,在面对困难和挑战的时候,人类靠着自己的智慧和精诚合作,一次次的创造出看似无法完成的任务。

随着太空技术的发展,人类的脚步将会越走越远,在这个过程中,也会遇到困难和挑战,根据宇航员徒手抓住4吨重卫星这件事,有理由相信,人类都会克服这些困难和挑战,走出一片新天地。

30 阅读:14319
评论列表
  • 2024-07-23 20:45

    自相矛盾,一会说是169公里的太空,一会又变成400公里的太空。说卫星只能有一年多的存在时间,但却能在五年之后去维修。无语!

    momo 回复:
    是的开头说了卫星只有1年寿命,5年才去修理,这个有点语无伦次[笑着哭]
    YRn銘記 回复:
    不是说了是椭圆形轨道吗
  • 2024-07-23 13:17

    4吨重,还在自转,在外太空,还不是站在什么东西上,要让卫星停止自转。闭着眼睛想想看,都觉得很难。然而,做到了!所以说,人类真是万能的!

  • 2024-07-23 21:48

    老美当时科技是最强大没有之一,不要酸承认别人强大然后发奋赶上并超过才是中国人的优秀特质

    风雪念长安丶 回复:
    这钱也太好赚了吧,直接复制粘贴啊[呲牙笑]
    我的眼就是尺 回复:
    要不说,谁能想到半个世纪前老美的航天技术那么牛,半个世纪后的今天,要不是马斯克的猎鹰9,老美都没有火箭送人上太空了,得租俄罗斯的火箭,是不是很可笑,但就是现实,玩了三十年的航天飞机,一退役,居然没有火箭了!
  • 2024-07-25 07:53

    70年代地球由于太阳大磁暴导致偏离原有轨道,当时正好美国载人登月,宇航员发现后及时把地球拽回了原来的轨道避免了地球在太空流浪。哈哈哈哈哈哈哈哈

  • 2024-07-24 07:04

    可上九天揽月,可下五洋捉鳖!人类确实伟大。

  • 2024-07-23 15:55

    不服不行

  • 2024-07-23 09:45

    老美当时科技是最强大没有之一,不要酸承认别人强大然后发奋赶上并超过才是中国人的优秀特质

    风雪念长安丶 回复:
    你就是这么拿钱的?直接复制粘贴同行的[呲牙笑]
  • 2024-07-23 12:39

    嘿嘿嘿。。。美国厉害是真厉害,那时还没中国航天什么事呢,不知美国人现在还能这么干吗?

  • 2024-07-23 08:00

    自相矛盾,一会说是169公里的太空,一会又变成400公里的太空。说卫星只能有一年多的存在时间,但却能在五年之后去维修。无语!

  • 2024-07-23 18:59

    这美国宇航员是不是看了中国武侠剧长大的。

  • 2024-07-23 21:12

    假大空

  • 2024-07-24 12:35

    就不怕卫星没抓到,还带走了一个宇航员。。。

  • 2024-07-23 20:11

    嘿嘿嘿。。。美国厉害是真厉害,那时还没中国航天什么事呢,不知美国人现在还能这么干吗?

    风雪念长安丶 回复:
    活捉一个水军工作号!
  • 2024-07-23 22:18

    抓卫星与登月造假相比抓与登相差太大了

  • 2024-07-23 16:23

    航天飞机是否应该对这颗卫星进行抢修?

  • 2024-07-24 00:11

    我一到晚上,就把太阳拿到家里烤火了。

  • 2024-07-27 17:41

    我就想问一句,符合力的守恒定律吗?

  • 2024-07-23 18:36

    徒手星球大战[点赞][点赞][点赞]

  • 2024-07-24 11:35

    唱衰别人能提高自己,赶紧唱

  • 2024-07-24 01:26

    假的,不可能,大家有脑子的

  • 2024-07-23 16:39

    抓卫星与登月造假相比抓与登相差太大了

  • 2024-07-23 12:42

    美国宇航员在月球发现了苏联国旗和登月舱,诡异的是苏联宇航员却不知所踪

  • 2024-07-23 10:53

    UsH太空宇航员技术过硬

  • 2024-07-23 08:46

    宇航员可抓导弹,然后付费看结果。想快想疯了。

  • 2024-07-27 20:47

    美国队长上了太空[笑着哭][笑着哭][笑着哭]干嘛不呼叫钢铁侠[笑着哭][笑着哭][笑着哭]

  • 2024-07-30 06:32

    胡诌的软文罢了!

5楼的男人

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