2024年,NASA的航天飞机亚特兰蒂斯号完成了一次充满挑战且极富技术含量的返航任务。此次任务不仅继承了航天飞机项目几十年来积累的宝贵经验,更是在恶劣气象条件与设备限制的双重考验下,完成了一次几乎前所未有的复杂飞行与着陆操作。深刻了解这一事件背后发生的故事,有助于我们认识航天工程中风险管理的重要性,也体现了人类探索未知的勇气与智慧。 作为曾经的航天飞机飞行指挥专家,韦恩·黑尔(Wayne Hale)对该任务过程进行了详尽回顾,揭示了一个看似简单的着陆操作背后隐藏的巨大技术难题和决策压力。在他的叙述中,航天飞机返航不仅是技术上的挑战,更是对团队心理素质和协作能力的考验。 航天飞机作为一种复杂的飞行器,其起飞、轨道运行和返航着陆每个环节都充满未知和潜在风险。
尤其是在返航阶段,着陆机会唯一且不可逆转,任何失误都可能导致灾难性后果。飞行指挥团队要在极短时间内对众多变量进行评估和快速决策,这其中包含持续变化的气象条件、机体状况以及基地是否具备着陆能力等多项因素。 此次亚特兰蒂斯号的着陆选址主要考虑美国境内三个备选地 - - 佛罗里达肯尼迪航天中心、加利福尼亚的爱德华兹空军基地以及新墨西哥州的怀特桑兹干湖航天港。每个地点都有其独特优势和局限,选址不仅受天气影响,也与跑道结构、地理环境密切相关。例如肯尼迪航天中心周围环境复杂,仅在风速和风向完全符合严格标准时才允许运行动作。爱德华兹基地配备了混凝土跑道和广袤的干湖床,提供着陆的灵活性,但跑道的数量和装备支持有限,风向的变化同样会增加风险。
怀特桑兹航天港因环境因素以往使用频率较低,也增加了更多不可预料的变数。 2024年4月的返航计划延续了航天飞机项目中一贯的严谨流程,但受到连续多天不理想天气的影响,肯尼迪中心和怀特桑兹航天港相继被排除。爱德华兹空军基地当时的气象数据呈现强烈横风,明显超出航天飞机能承受的最大侧风限制,使得仅有干燥且硬度足够的湖床跑道33/15成为唯一可行选择。这条跑道此前未曾用于正式航天飞机着陆,也不在机组人员的训练预期之中,标志着此次任务将面临前所未有的挑战。 在此背景下,任务控制中心面临极大压力。飞行指挥团队必须依据地面气象连续监测数据、飞艇本身的运行态势以及训练飞机(用于模拟航天飞机着陆的近似飞行器)的反馈信息,持续调整着陆策略,确保航天员安全。
此次着陆尤其复杂的一大因素是高空风切变现象,风速和风向在10000英尺高度出现剧烈变化,给着陆过程的能量管理带来了难以预估的影响。这种高空大幅度风速方向改变是航天飞机设计及飞行控制中少见的挑战。 着陆过程需要精准的能量和速度控制。航天飞机作为重达百吨的无动力滑翔器,必须在唯一着陆过程中精确完成运行轨迹和速度调节。返航进入大气层阶段由自动驾驶仪控制,而到了亚音速以下高度,航天员则手动接管飞行操纵。此次任务复杂的地方在于缺少重要辅助手段 - - 微波束扫描着陆系统(MSBLS),此系统可以为航天员提供精确的角度指示,帮助调整最终对准跑道的航向,但因时间仓促,跑道未能完全安装该设备。
经过反复模拟和实时数据评估,飞行指挥团队发现着陆将面临"低能量状态",也就是航天飞机着陆所需的动态能量较低,降低了正常着陆安全边际。团队制定了使用"近端指向点"策略,即调整着陆瞄准点以缩短着陆距离,为航天员增加额外时间和空间调整,并允许较低速度的最终着陆,这些措施虽非理想,但在风险权衡下展现了灵活应变能力。 返航当天,飞行指挥中心气氛紧张,数据不断刷新带来的信息波动时时刻刻牵动着全体人员的神经。综合多项数据,最终确认可以进行返航。随后,飞行员执行了返轨脱离并按计划完成了入大气层。整个过程仅有一次机会,万一失败无回旋余地。
着陆阶段,航天员准确执行了一系列高难度飞行动作,最终安全着陆于干燥且经过地质学家测评可承载航天飞机重力的干湖跑道上,虽然触地点比标准阈值更靠近跑道起点,但幸运的是跑道前方具备充足安全缓冲区,避免了潜在的重大事故。 此次任务虽然成功,背后却反映出极为严峻的风险控制过程和艰难决策。作为航天飞机入轨返航阶段的指挥者,韦恩·黑尔坦承当时压力巨大,对可能造成的风险感到深刻自责。他提及,任务结束后经过多周详尽反思和总结,NASA对程序和训导方式做出了多项改进,比如提高飞行员培训中着陆轨迹模拟的精度,强化信息沟通机制,以及加深对大气环境特别是风切变等气象因素的研究。 这次"将亚特兰蒂斯号置于风险"事件为航天领域提供了宝贵的教训,充分体现了航天飞行中不可忽视的人为因素和环境不确定性。它提醒我们,尽管现代技术一直在进步,风险管理和严谨的决策流程依旧是保障人类太空探索安全的根基。
未来无论是继续使用翼身飞行器还是发展新的可重复利用航天载具,都需要吸取这一经验教训,设计更高冗余度的应急方案,加强训练和气象预报能力,避免类似紧张局面再次发生。 航天飞机项目所经历的各种挑战和风险,是人类科学精神的真实写照。2024年亚特兰蒂斯号的返航历程不仅展示了航天技术的卓越成就,更彰显了团队合作、卓越判断和不懈努力的力量。每一次成功着陆的背后,是无数次模拟、分析和决策的结晶。未来,航天事业将继续在继承与创新中前行,保障航天员安全,推动人类对宇宙的无限探索。 。
