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最近，俄羅斯進步MS-21貨運飛船在脫離國際空間站前出現了泄漏跡象。

這次事故與(yu) 去年底俄羅斯聯盟MS-22載人飛船的情況類似。俄方認為(wei) ，很可能都是由外部撞擊引發的。

其實，航天器意外泄漏的驚險案例不少，這其中各有哪些原因？科研人員和航天員又該如何采取針對性補救措施呢？

俄羅斯聯盟MS-22載人飛船冷卻劑泄露

意外泄露危險大

航天器工作環境惡劣，受到空間環境中的攝動力、極端溫度變化、噪聲、電磁幹擾、振動、流星體(ti) 撞擊等各種因素影響，個(ge) 別元器件容易發生故障，很難保證其在運行過程中不出問題。更何況航天器往往由數十萬(wan) 乃至上百萬(wan) 個(ge) 元器件組成，係統構成非常複雜，可靠性必然麵臨(lin) 嚴(yan) 峻挑戰。

隨著近年來各國發射航天器的數量迅速增長，不斷嚐試各種新技術、新工藝，航天器的任務和結構日益複雜，遭遇的意外情況也越來越多。而運行在太空中的航天器無法返回地麵修理，萬(wan) 一出現故障，傳(chuan) 統人工幹預手段有限。其中，載人航天器一旦發生故障，有可能威脅航天員安全，引發災難。

比如，1971年蘇聯聯盟11號飛船完成與(yu) 禮炮1號空間站的對接任務後，返回地球途中，軌道艙與(yu) 返回艙分離時，爆炸螺栓出現異常，破壞了艙門密封設備，導致返回艙內(nei) 的空氣快速泄漏，3名航天員不幸遇難。

再比如，2003年美國哥倫(lun) 比亞(ya) 號航天飛機入軌途中，外部燃料箱上的絕緣泡沫掉落，擊中左側(ce) 機翼，導致密封失效且被監控團隊忽視。航天飛機再入大氣層時，高溫氣體(ti) 竄入機翼內(nei) 部並引發一係列故障，導致航天飛機解體(ti) ，7人遇難。

國際空間站供航天員長期駐留，已經發生過多次高危險情。2018年8月，國際空間站出現氣體(ti) 泄漏。航天員排查後發現，一艘俄羅斯載人飛船艙壁上有1個(ge) 1.5毫米直徑的孔，如果不及時處理，空間站內(nei) 的氧氣可能在18天內(nei) 耗盡，恐引發致命後果。

近期，停靠國際空間站的俄羅斯飛船連續發生泄漏事件，引起外界擔憂。去年12月，聯盟MS-22載人飛船遭到微流星體(ti) 撞擊，太陽翼附近出現了直徑約0.8毫米的小孔，冷卻劑泄漏殆盡，飛船失去載人能力。今年2月11日，進步MS-21貨運飛船被發現密封失效，溫度調節係統發生故障。

聯盟MS-22載人飛船遭到微流星體(ti) 撞擊後出現的小孔按常理來講，成熟飛船接連發生事故的概率很小，所以俄羅斯航天部門對此非常重視。

針對2艘飛船的事故調查仍未結束，俄方技術人員將在地麵進行故障複現，以便驗證分析，並製定針對性應對措施，提高飛船的防護性和可靠性。接下來，聯盟MS-23載人飛船會(hui) 空載發射，接航天員回家，不容有失。

在軌補救方法多

載人航天器一旦發生故障而泄漏，危險極大，必須盡早發現、迅速處置。這方麵經驗最豐(feng) 富的應該是國際空間站上的航天員，而根據故障的具體(ti) 情況，處置方式也大不相同。

遭遇漏氣險情時，國際空間站的航天員會(hui) 逐個(ge) 關(guan) 閉艙門，縮小故障範圍。艙段任何位置一旦出現孔洞，從(cong) 泄漏點向艙外湧出的空氣就會(hui) 產(chan) 生異常的超聲波信號特征，航天員需要使用手持式超聲波掃描設備，迅速掃描艙段外壁，確定泄漏點。2004年，航天員曾在命運號實驗艙的舷窗上發現泄漏點，確認是平衡氣壓的U型管與(yu) 舷窗連接位置密封失效。

分析認為(wei) ，該U型管未標注“不許拉扯”，舷窗附近也沒有另設扶手，於(yu) 是航天員在附近活動時往往隨手拉一下U型管，造成變形鬆脫，日積月累，導致漏氣。後來，國際空間站更換了U型管，又在舷窗附近增加專(zhuan) 用扶手。

2018年，航天員發現俄羅斯聯盟飛船的艙壁上有泄漏點，決(jue) 定采取緊急封堵措施：先用膠帶進行暫時性封堵，之後使用環氧樹脂膠水和紗布進行永久性封堵。

這些看似簡陋的手段效果不錯，直到該飛船與(yu) 國際空間站分離，都沒再發生漏氣問題。

相比載人航天器，無人航天器一旦出故障，主要會(hui) 造成經濟損失，而這些故障是否值得修是個(ge) 問題。姑且不說基本不可能開展後續維修的深空探測器，單就近地軌道無人航天器而言，無論是派遣航天員，還是發射機器人去維修，代價(jia) 可能都要超過發射備份。

隨著多功能小衛星受到青睞，“修不如造”的觀念很可能更加普遍。當然，如果是特殊的、價(jia) 值重大的無人航天器遭遇故障，派人上天維修還是有必要的。

在航天飛機時代，每次飛行都承擔著修理任務，畢竟它可運送7名航天員，配備有機械臂和各種修理設備，堪稱理想的“太空診所”。

數十年間，航天員們(men) 挽救了很多重要航天器，最著名的就是哈勃望遠鏡，共經曆過5次維修，確保其在軌30多年來保持良好的工作狀態。可惜大多數無人航天器沒這麽(me) 好的“待遇”，主要依靠部件冗餘(yu) 設計和係統重構控製模式來努力排除故障。其出現簡單故障時，地麵工程師通過遙控指令和上注數據，進行備份部件切換、係統工作模式切換、修改重要控製參數等操作，力爭(zheng) 修好無人航天器。如果其遭遇複雜故障，很可能無法挽救。

隨著技術進步，無人航天器異常泄漏未必等於(yu) “死刑”。航天器工作壽命結束往往是因為(wei) 燃料耗盡，於(yu) 是一些國家和商業(ye) 航天力量推出了修理衛星和加油衛星，本質上是儲(chu) 存燃料、攜帶零部件和修理工具的太空機器人，可以提供在軌維修、加注服務。

衛星對接開展在軌維修、補加工作示意圖

2007年，美國發射首款無人化太空維修試驗航天器“軌道快車”。它由兩(liang) 顆衛星組成，一顆負責修理，另一顆是攜帶各種工具的貨艙。兩(liang) 顆衛星平時連接在一起，接到任務後，進入目標軌道，兩(liang) 星分離，修理衛星實施“手術”，貨艙提供各種零件或加注燃料，使故障衛星恢複正常。

新技術保障安全

經過多年發展後，各國航天積累了大量經驗教訓，航天器研製能力與(yu) 技術水平不斷提升，可靠性與(yu) 安全性得到保障。與(yu) 此同時，隨著新技術和新材料應用，航天器故障檢測和自我修複的能力也在不斷提高。

在故障檢測方麵，美國針對國際空間站開發了新式漏氣檢測技術，通過在空間站艙段內(nei) 壁上安裝一整套傳(chuan) 感器係統，分析艙段異常振動信號。如果空間站出現泄漏情況，各傳(chuan) 感器捕獲、匯總信號，可以快速精確定位泄漏點。

據公開資料顯示，我國新一代載人飛船試驗船在2020年發射入軌，開展了高速再入返回、控製、回收等一係列關(guan) 鍵技術試驗驗證，其中一項重要內(nei) 容是泄漏碰撞檢測係統試驗。

我國新一代載人飛船試驗船返回艙實物

該碰撞泄漏檢測係統由1台主機和8個(ge) 高靈敏度聲發射傳(chuan) 感器組成。碎片碰撞和艙體(ti) 氣體(ti) 泄漏等會(hui) 產(chan) 生聲波，係統根據聲波到達各傳(chuan) 感器的時間差，可以計算出碰撞或泄漏的位置；根據聲波能量大小，能夠判斷碰撞及泄漏程度。通過實時感知航天器結構的微小變化，係統迅速排查故障隱患，並提供解決(jue) 方案，保障航天員生命安全。

在自我修複方麵，智能自修複材料已成為(wei) 航天研究重點。這種材料借鑒了壁虎等生物自我修複的原理，采用空心纖維，模擬“血管”通道，將兩(liang) 種互不反應的液體(ti) 製作成“血液”，儲(chu) 存在材料中。一旦材料受到外力撞擊，產(chan) 生裂紋缺陷後，部分“血管”會(hui) 及時破裂，兩(liang) 種液體(ti) 流出並滲入裂紋，隨後與(yu) 周邊結構發生化學反應，實現材料自愈合，最終實現航天器結構損傷(shang) 自修複。

美國科研人員正在研究另一種用於(yu) 航天器外層保護的自修複材料，采用3層結構，外側(ce) 兩(liang) 層是固態、堅硬的聚合物，中間夾層是液態樹脂。當太空碎片擊穿航天器外殼後，液態樹脂從(cong) 材料內(nei) 部湧出，同時航天器內(nei) 泄漏的氣體(ti) 將使樹脂迅速凝固，封堵漏洞，其硬化過程最快隻需數毫秒，有望實現應急即時修補。

展望未來，隨著新材料和新技術不斷應用，航天器將更加安全可靠，幫助人類飛向更遙遠的宇宙深空。（作者：楊詩瑞）

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