从电影回到现实

鲁晓冬

要论刚刚过去的2013年里哪一部大片最令我难忘，非《地心引力》莫数了。影片的情节是虚构的，描写的是一个美国女航天员孤身一人完成美国、俄罗斯、中国三国航天之间的空间大跳跃，重获新生的故事。影片道具制作精良，以精湛的细节再现了美国航天飞机、俄罗斯“联盟”号宇宙飞船、国际空间站以及中国“神舟”飞船的种种细节。影片镜头运用出神入化，各种电影特效用到了极致，将太空行走、空间交会对接、飞船返回大气层等等场景逼真地呈现到观众眼前。借助3DIMAX技术，观众仿佛跟随主人公进行了一次惊险的太空漂流。

主人公在影片中经历了2次太空碎片袭击、空间站起火爆炸、缺氧、并独立进行太空维修。这事儿可能么？就连无所不能的好莱坞电影导演，也觉得没谱，不得不在道具上做出了各种合乎情理的改动，为主人公重返地球留下了一处处后门……

后门一：美国航天飞机与中国“天宫”的时间交集

片中主人公搭乘美国航天飞机“探险者”号进入太空，在执行太空维修任务中遇险。最终摆渡到中国的“天宫”空间站上并乘中国“神舟”飞船返回地球。影片情节让美国航天飞机与中国的载人空间站来了一次跨越时空的“关公战秦琼”。

实际情况是，美国仅存的3架航天飞机已于2011年全数退役，“发现”号、“阿特兰蒂斯”号、“奋进”号分别入住美国各大航空航天博物馆。而中国的载人空间站工程尚处于技术验证期。目前在太空中运行的天宫一号，只是一个短期有人的单舱的太空实验室，距离影片中所表现的那种多舱的、永久式的空间站还有着相当的距离。当然，中国官方已经正式公布了未来建造名为“天宫”的永久性空间站计划，只不过目前尚停留在纸面上。

因此，片中主人公的太空三级跳，最终搭上中国“天宫”这趟末班车，确实有着关公战秦琼的意味。客观上，影片确实树立了中国航天的正面形象，为中国高端制造业做了一次免费宣传。

后门二：向外打开的空间站舱门

这是影片一个关键性的后门。为主人公重返地球一次次打开了生命之门。但在现实中是行不通的。

影片中，几近窒息的女主人公瑞恩·斯通博士，凭借仅存的一点模糊意识，摸进了国际空间站的气闸舱。万分幸运的是，这个气闸舱的外舱门是向外开的。因此，当博士摇开舱门把手后，在舱内余压的作用下，舱门像香槟酒瓶塞一样猛地弹开了。虽然令人惊出一身冷汗。但主人公不仅没有被弹开的舱门所伤，也没有被强大的弹力抛离空间站，而是紧紧地抓住了门把手，并且迅速地进入了空间站。

然而实际情况是，无论美国和俄罗斯设计的气闸舱，其两端的舱门都是向着高压一边开的。通俗点说就是，气闸舱的外舱门是向里开的。目的是利用舱内的压力使气闸舱做到自密封，避免因为舱门没锁紧而出现突然打开的状况。这似乎成为各国气闸舱设计的一个规范。

可以回忆一下，2008年中国“神舟七号“太空任务中，航天员翟志刚出舱时，“神七”的气闸舱外舱门也是向里开的。当时虽然仪表显示气闸舱已经被抽成真空，但实际上舱内还有稀薄的空气。就是这些稀薄空气造成的余压，给翟志刚的出舱带来很大麻烦。全国人民通过电视直播，都看到了翟志刚拉动舱门时吃力的样子。最终身高体壮的翟志刚在刘伯明的帮助下，反复拉了几次舱门，费力地把门拉开一道缝，让舱内的余气泄露出去后，才最终打开舱门。

想想看，如果电影中国际空间站的舱门按照现实中是向内开的，即便舱内已经经过抽真空，但必然存在余压，这些余压会将舱门死死顶住。博士身处舱外的太空中，又没有任何着力点可以借助，是断然推不开舱门的。太空漂流记从一开始就将注定无法完成。

第二次，当瑞恩·斯通博士试图进入中国的“天宫”空间站时，“天宫”的气闸舱门依然是向外开启的。博士再度顺利打开舱门飘了进去。当时中国的“天宫”空间站已经开始再入大气层。主人公居然在这短短时间里一个人完成了对气闸舱的复压，并摘掉头盔来到了空间站内部。

后门三：“联盟”号和“神舟”号返回舱上的侧门

当博士进入到停靠在国际空间站上的俄罗斯“联盟”号飞船时，影片展现了她穿越飞船轨道舱门和返回舱门两道门进入返回舱的情景。对于轨道舱对接口处的杆锥式对接机构做了还原。不过这个镜头在影片中只有一秒左右时间。当博士进入返回舱后，迅速扳紧了舱门把手，对舱门密封。虽然影片拍摄有详有略，但必要操作程序的描写，还是让人感觉影片的画面质感十足。

当博士坐进“联盟”号飞船驾驶员的座位时，画面上赫然出现，返回舱的侧壁上竟然有一个大大的侧门。圆形的舷窗也比现实中大。而在后来出现的中国“神舟”飞船的返回舱上，也有着这样一个侧舱门。这是影片与现实中的又一大出入。在现实中，“联盟”号、“神舟”号飞船的返回舱都只有一个舱门。这个舱门位于钟形返回舱的顶部，连接返回舱与轨道舱。航天员进出返回舱只能通过这个舱门，别无它途。影片为什么要画蛇添足般地在多设一个侧门呢？

看到后来，方才发现这处改动是关系到影片情节能否推动的关键所在。当博士驾驶着“联盟”号飞船的返回舱接近到中国“天宫”空间站时，由于返回舱已经没有了任何动力，无法进行正常的机动飞行靠近空间站。影片中“联盟”号返回舱的侧门是向外开启的。博士仅通过拉一个把手就把舱门打开了。博士被舱内的气体冲出，获得了速度，冲向了远处的“天宫”。这个舱门设计实在巧妙，既解决了太空出舱问题，还解决了太空跳跃的动力问题。

然而现实中，由于返回舱唯一的顶部舱门是向内打开的（影片中也有描写）。而返回舱不像气闸舱那样有泄压装置。因此，即便博士能够驾驶返回舱靠近“天宫”，也无法打开顶部的舱门。舱门会被舱内的压力顶住，而且是人力无法对抗的巨大压力。因此，在太空中从“联盟”号返回舱中出来，实际上是不可能的。

后门四：航天飞机、国际空间站、“天宫”轨道参数完全一致

影片中瑞安·斯通博士能够生还的一个重要因素是：茫茫太空中，美国航天飞机、国际空间站和中国“天宫”空间站居然都扎堆在相距不远的地方，甚至用眼睛就能彼此看到。用航天术语来说，三者的轨道参数完全一致。这为主人公通过太空行走实现三个航天器之间的跳跃提供了可能。

首先，三个航天器的轨道高度完全一致；其次，三个航天器的轨道倾角完全一致；第三，三个航天器运行轨道的相位也完全一致。然而实际情况是什么样的呢？

高度比较好理解，就是航天器到地球表面的距离。影片中的三架航天器轨道高度是完全一致的。所谓轨道倾角，就是航天器轨道面和地球赤道面的夹角。轨道倾角是由航天器的任务和性能决定的。

俄罗斯“联盟”号飞船的轨道倾角和国际空间站相同，都是51.6度。据说国际空间站的轨道倾角最初设计时大约定在20几度。但为了满足俄罗斯的要求，最终把国际空间站的轨道倾角也定为51.6度。谁让俄罗斯拥有丰富的空间站制造运行经验和强大的载人航天能力呢？它的技术自然就成了国际规范，连美国人也不得不买账。

美国航天飞机被设计用来完成各种各样的任务比如布放卫星、回收卫星、太空维修甚至包括军事任务。所以它的轨道倾角范围很大，28.5度到105度之间，而且它的轨道高度范围也很大，在185千米到1100千米之间。

而根据以往公开的新闻报道显示，中国“神舟”飞船及“天宫”一号的轨道倾角大约为40度左右。未来的中国“天宫”空间站，或许也会沿用目前已经运用得比较熟悉的40几度的倾角。这样看来，中国“天宫”空间站与国际空间站轨道倾角差距较大，基本上算是两股道上跑的车。所以在现实中，宇航员依靠喷气背包或返回舱的着陆发动机，是无法完成从国际空间站向中国“天宫”的转移的。

所谓轨道相位。如果我们把地球展开成一张平面图，航天器围绕地球飞行的轨道，在图上就会呈现类似正弦曲线的样子。不同的航天器的轨道，即便它的倾角、周期、高度完全一样，但如果它们的相位不同，在图上我们就会看到，两条正弦曲线是前后错开的。这也如同是两股道上跑的车。

再者，即便轨道三要素完全重合。三个航天器也有可能分处于地球的不同位置，比如一个位于亚洲上空，一个位于美洲上空，另一个位于非洲上空。就像同一个圆环上的三个点一样。位于地球上空300多千米的低地球轨道，周长有几万千米。同一轨道上的三个航天器有可能隔着上万千米。凭借一只喷气背包或者一次反推发动机的点火，是无法消除两者之间的巨大差距的。

后门五：太空追逐能否实现

处于同一轨道上的两个航天器，一个在前，一个在后。后面的航天器希望追上前面的航天器，一般（包括影片情节）认为，后面的航天器需要加速追赶前面的航天器。就像在地面上后车追前车那样。

而实际情况完全相反。我们要时刻记住，两个航天器虽然看起来是在太空中漂浮，实际上两者都是在以很高的速度围绕地球运转。轨道是一个闭合的圆形或者椭圆。落后的航天器如果加速的话，非但不能靠近前方的航天器，还会由于增大了轨道的半径，反而拉开了和前方航天器的距离。

所以，落后的航天器要想追上前方的航天器，首先应减速。通过减速，追逐航天器的轨道半径会降低，围绕地球运转的角速度就变大了。相当于在环行跑道上赛跑的两个人，跑在里圈的比较占便宜。追逐航天器实际上是进入到一个位于目标航天器下方的轨道上（也就是里圈跑道）。等追到一个合适的位置，追逐航天器再加速，增大轨道半径，使其轨道和目标航天器轨道相交，由下向上地追上目标。所以叫做“空间交会”。

在太空中后车追前车，至少包括一次减速和一次加速过程。而不是跟在后面一味加速，那样只会让自己离目标越来越远。

在博士驾驶“联盟”号返回舱向“天宫”交会的时候，博士用潜望镜瞄准了“天宫”，然后启动着陆反推发动机。利用反推发动机的一次推动将座舱加速，向着“天宫”飞去。如果遵照上面讲到的原理，她会由于轨道半径增大而离“天宫”越来越远。由于返回舱的反推发动机是一次性的，因此无法再进行减速操作。所以，操纵“联盟”号返回舱和“天宫”进行交会基本上是不可能的。

同样道理，马特带领博士，仅利用喷气背包的动力，就越过了100千米（影片中是这么说的）距离，通过加速追赶的方式来到国际空间站，也不符合空间交会的一般规律。

不是后门的后门：脱衣环节

也许许多观众都对女主人公第一次进入国际空间站后脱去太空服的情景记忆犹新。博士进入气闸舱内迅速操纵设备对舱内复压。影片中舱内设备开关十分粗大，非常适合穿着航天服的航天员操纵。现实当中，气闸舱内的设备开关要求被设计成便于航天员戴着手套操作，并且能用单手完成。

只见舱压读数上升到一个值的时候，博士便迫不及待地打开了航天服的头盔，贪婪地呼吸着舱内的空气，观众可以从中体会到一个濒临窒息的人的感受。博士随后一不做二不休，将航天服的手套、裤子、上衣全数脱下。只穿短裤背心悬浮在了气闸舱中，在圆形窗口前蜷曲着身体，就像一个待在母亲子宫中的婴儿，这情景让观众紧绷的神经顿时松弛下来。

这确实是影片中不多的让观众可以喘一口气的片段，也充满美感，但与现实情况有着巨大差距。

首先，进行舱外活动的航天员是不可能只穿短裤背心就直接套上舱外航天服的，而需要贴身穿着一种名叫液冷服的内衣。液冷服是一种连体式的紧身衣，外表白色。衣服里分布着许多细细的水管。这些水管与航天服生保系统的水箱连接，让水在里面不断地循环。循环的水可以将航天员产生的热量带到航天服外面。如果不穿液冷服，航天员待在密闭的航天服里，不消一会就会被自己体温产生的热量搞中暑了。所以，如果完全按照现实来拍摄的话，博士脱掉航天服后，我们应该看到她身着液冷服的样子，而不可能直接看到短裤背心。电影导演应该知道这个细节，恐怕是为了追求画面美感而有意忽略了这个技术细节。

其次，从电影画面中看，博士进入的气闸舱应该是国际空间站上俄罗斯“星辰”号舱段的过渡舱。这个舱是国际空间站上的第一个气闸舱。在2001年前，空间站上的航天员只能经由这个舱或者美国航天飞机的气闸舱出入空间站。由于美俄航天服的压力体制不同，穿着美国航天服的航天员是无法使用这个舱的。因为美国舱外航天服内压力只有29.6千帕（约等于30千帕）。而俄罗斯舱外航天服的压力有40千帕。俄罗斯气闸舱在初次升压后会达到40千帕的压力，这时舱内于美国航天服有10千帕的压差，航天服是打不开的。

2001年7月，由美国制造的寻求号气闸舱装入空间站。寻求号气闸舱可以兼容美/俄两种航天服，因此成为空间站上的主要出入通道。

感觉对了就行

如果用纯技术角度去推敲，任何一部航空航天题材影片，都会被找出站不住脚的地方。其实，许多所谓的“硬伤”并不是由于制作方缺乏专业知识以及不敬业，而是出于故事情节发展的需要而有意为之。影片只是一种艺术作品，其对于观众的真正价值，并不是让他们通过影片去学习专业的航空航天知识，而是传递一种感觉，让观众对其所描述事物具有感性认识。因此，影片没有必要百分百正确地还原出飞行的所有细节。

在《地心引力》这部电影中，制作团队极尽各种电影特效技术，把太空飞行中的缺氧、漂浮、孤独等各种感觉带给了观众。看完电影，使观众觉得自己仿佛跟随主人公一同进行了一次太空漂流。当主人公被困在“联盟”号返回舱内绝望哭泣得学狗叫时，观众似乎体会到了人类送上太空的第一只小狗“莱卡”当时的孤独感受。当主人公最终返回地球，观众的心也为之放松下来。

探索太空有什么用？

“我恨太空！” 这是女主人公在影片中的一句台词。说这话时她正身处孤立无援的险境之中。影片的结尾，主人公从沉没的“神舟”飞船返回舱中挣扎逃生，最终回到了绿意盎然的地球环境中时，让人不由得会想到——还是待在地球上好啊！太空环境那么险恶，人类为何还要冒着生命危险探索太空呢？

无独有偶，此片公映时，正是中国“嫦娥三号”月球探测器成功实现月面软着陆的时候。就在亿万中国人为探月圆梦欢欣鼓舞的时候，网上也出现了一些杂音。有一些看似“悲天悯人”“忧国忧民”的观点称，中国目前还面临着教育、医疗、环保等诸多有关社会公益问题有待改善，政府与其花那么多钱进行太空探索，不如把钱用在老百姓看得见摸得着的地方。更有“善良之人”提出，不如把造火箭卫星的钱，用来给西部贫困地区的孩子多买几本书。这看上去是多么“朴素纯真”的愿望啊！

一时间，“太空探索有什么用？”成为各阶层热议的一个话题。之所以出现这个局面，原因在于我们的媒体没有把太空探索的终极目标向国民解释清楚。太空探索的意义，如果只算经济账，就永远无法想得通！

当看到电影中宇航员穿着臃肿的航天服在太空中漂流的画面，让我不仅联想起蹒跚学步的婴儿。相对于浩瀚宇宙而言，地球人类的确只是一个正在爬出摇篮的婴儿。人类今天所创造的前无古人的航天成就，不要说从银河系的维度上看，哪怕只是从太阳系的维度上看，也仅仅是万里长征只走出了小小的第一步。人类太空探索后面的征程还远着呢，会千倍万倍于我们现在的这一点点成就。

目前世界主要强国，都已经不遗余力地投入到太空探索事业当中。因为这些国家的有识之士看到，人类文明要永续发展，太空是唯一的出路。目前人类文明已经站在第二次地理大发现的门槛之上。

科学家探索月球、航天员在天宫一号上做试验，目的就是去发现全人类都没有掌握到的有关宇宙的新知识。我们发射“嫦娥”、“天宫”，就是为了给孩子的书上印上新的知识。没有太空探索，哪来的新知识？没有新知识，你给山区孩子们的书上印些什么？喜羊羊和灰太狼么？