生命之门

文/高歌

门在我们的日常生活中比比皆是，不论是公共场所，还是居民住宅都离不开它。不论何时何地，门都像一名忠诚的卫士终年坚守在自己的岗位上，为我们防寒防暑、防贼防盗。对人类来说，门是安全的象征，给了我们高枕无忧的安全感。

同样，载人航天器（包括飞船、空间站和航天飞机）作为航天员在宇宙空间工作和生活的“太空之家”也离不开门。没有门，航天器的生命保障系统就无法正常发挥作用，密封舱就形不成和地球相似的生态环境，航天员也就难以生存。所以说，载人航天器的门比我们生活中的门更为重要。它是航天员的“生命之门”。

舱门引发的灾难

载人航天器的门通常称之为舱门，它是供航天员出入或者操作人员安装仪器的部分，火箭发射前用螺栓或构件连接到舱体上，达到确保航天器密封的目的。

舱门有外舱门和内舱门之分。外舱门用于让人员出入航天器，好比一个家庭的大门；内舱门用于人员进出各个舱段，好比家庭里每个房间的门。日常生活中的房门多数为长方形，载人航天器的舱门则多种多样:苏联/俄罗斯的东方号、上升号、联盟号飞船，以及中国神舟号飞船的舱门都是圆形的；美国的水星、双子星座飞船的舱门是梯形的；阿波罗飞船指挥舱舱门也为梯形，登月舱舱门为方形；航天飞机轨道器乘员舱舱门为不规则圆形；国际空间站上的舱门既有方形也有圆形。

不管是外舱门还是内舱门，也不管是圆形的还是方形的，或者其他形状，舱门的技术要求、安全要求都很高，甚至高到苛刻的程度。一般的房门只要关得严、打得开就基本满足使用要求，舱门的要求却远不止于此，它非任何房门可比。

首先，它的大小必须合适，要满足身着航天服的航天员进出自如。尺寸过大，航天员和工作人员进出虽然方便，舱门结构却不易做得坚实牢固；尺寸过小，舱门倒是结实了，又不利于航天员和工作人员的进出。所以，舱门必须满足航天员进出，成为美国对航天飞机气闸舱舱门设计的第一条要求。

▲ 阿波罗17号飞船登月舱，方形舱门位于正面中部的下方

▲ 航天员利用中性浮力模拟器训练打开国际空间站的舱门

▲ 阿波罗11号飞船的指令舱被回收舰打捞到甲板上，舱门经过往返月球的远程飞行后完好无损

▲ 双子星座8号飞船返回地面，两扇梯形舱门已打开

其次是对密封性和可靠性要求极严。几乎所有航天员工作和生活的座舱都是密封舱，里面要充入维持生命的气体，如果密封性能不好，航天员的生命就将失去保障，所以仅像屋门那样做到严丝合缝远远不够。为此，美国航天飞机气闸舱的舱门采用了双重密封形式，即舱门和气闸舱的结构上都设计了一道密封圈，两道密封圈之间还装有一种能够快速堵塞泄气的装置。有的载人航天器还采用了多道舱门，例如阿波罗飞船指挥舱的舱门就有三道之多。

再次是要耐高温、耐低温、抗震动，还要有足够的强度。舱门的结构形式有半硬壳式、整体壁板式、蜂窝夹层式，材料大多采用可焊性较高的铝合金。

舱门是一个非常精密的重要部件，虽然它的体积和重量与整个飞船相比算不上大，可是一旦出现故障，后果非常严重，人类第一次太空飞行就险些断送在舱门上。当年，苏联航天员加加林进入东方一号飞船前，控制中心突然发现飞船舱门的遥控按钮出了故障，如果不马上排除，飞船一旦在返回地球时突发紧急情况，加加林有可能打不开舱门及时逃生，于是30多个工作人员以最快的速度拧下了舱门上的32个螺丝，才排除了故障，恢复了舱门的正常状态。

事隔三个多月后，美国的载人飞船发生了一起更严重的舱门事故，一名航天员差点儿葬身洋底。

1961年7月21日，美国发射了自由钟7号水星飞船，航天员弗吉尔·格里索姆按计划飞行了15分37秒，完成了美国的第二次亚轨道飞行，随后他操纵飞船返回地球，溅落在大西洋里。眼看飞行就要画上成功的句号，格里索姆怀着喜悦的心情解开身上的安全带，完成了最后检查，又装好了开启舱门用的爆炸螺栓。谁知，正当他准备启动舱门的按钮时，舱门随着一声低沉的爆炸提前自动炸开了，海水汹涌地灌进飞船，格里索姆被迫钻出飞船，才逃过灭顶之灾。可是，因为来不及关闭氧气阀，他的航天服灌满了水，不仅当不成救生筏，还拖着格里索姆直往下沉，使他灌饱了海水，差点儿淹死。五分钟后，格里索姆才被回收直升机从水里救起，他对回收人员说：“我的鼻子灌满了水。”

▲ 检查发现号航天飞机乘员舱的舱门，舱门表面粘贴了耐高温的防热瓦

▲ 航天员格里索姆（中）在查看双子星座飞船

▲ 航天飞机气闸舱的舱门

自由钟7号飞船就没这么幸运了，直升机没能拖住这艘价值200万美元的飞船，只好任其沉入5000多米深的洋底，直到1999年7月21日才被打捞出水重见天日，只可惜没找到那扇差点儿让格里索姆送命的飞船舱门。

事后，格里索姆坚持认为事故是因舱门错误点火所致。面对试图找出故障原因的美国宇航局官员，他只有一个解释：“我还没做任何事，那个该死的东西就爆炸了。”最后查明，事故是舱门作动器电器与着陆系统电路发生短路造成的。

这次意外让格里索姆非常恼火，并留下了可怕的回忆。四年后他参加了双子星座计划的第一次载人飞行，并担任双子星座3号的指令长，飞行前他给飞船取了一个吉利名字“玛丽·布朗”，这是泰坦尼克号沉船事故中的一名幸存者，有“不沉者”之称。可当飞船在洋面上溅落时，格里索姆被回收部队救上船后突然产生了晕船反应，因为他又想起了上次溅落时恐怖的一幕。

格里索姆虽然在自由钟7号的舱门事故中死里逃生，躲过一劫，可似乎命中注定他还要在舱门上出事，甚至倒大霉。五年半后，他在阿波罗4A号飞船事故中不幸遇难。两次水火无情的灾难都让可怜的格里索姆赶上了。

自由钟7号舱门事故让飞船设计师们意识到舱门不可靠的危害，于是立即进行了改进。水星飞船的舱门原来装有爆炸装置，目的是遇到紧急情况时航天员可以尽快逃生。经过改进，后来的双子星座和阿波罗飞船都不再使用这种舱门，当时设计师们主要考虑确保舱门不像自由钟7号那样意外打开，却忽略了另一个关键问题，那就是舱门还必须保证能尽快打开。正是这个忽略，后来放大了一幕震惊世界的航天悲剧。

1967年1月27日，阿波罗4A号飞船在肯尼迪航天中心进行地面试验时突然烧起大火。5分27秒后，人们好不容易扑灭了火灾，打开了飞船的三道舱门，里面的情景让人触目惊心：指令长格里索姆仰面躺在飞船的地板上，他的大腿被火烧坏了；爱德华·怀特横躺在舱门下面，罗杰·查菲躺在自己的座位上。三名航天员全都因窒息而死，他们在航天服失效后15至30秒内失去了知觉。

▲ 航天员在检查联盟号飞船的舱门

▲ 工作人员在检查火灾后阿波罗4A飞船的舱门

这起灾难事故让飞船设计师们追悔莫及。怀特留在舱门上那沾满灰烬的手印，说明他在生命的最后时刻仍在企图打开舱门，然而舱门却无情地关闭了他们的逃生通道。假如自由钟7号事故后，飞船舱门的解锁装置没有改进，阿波罗飞船仍然装有那种爆炸装置的话，航天员就可能在大火烧起来的时候及时打开舱门，飞船内的纯氧遇到空气后就会马上消散，火势也会随之减小，三名航天员也许会受到一些惊吓，格里索姆也可能烧伤大腿，却不至于命丧黄泉。没想到这种改进帮了“倒忙”，面对用六只螺栓固定的飞船舱门，航天员只有在火灾中束手待毙的命运了。

对舱门严慎细实

这些有惊无险和有惊有险的事故，甚至是血的教训，无异于在舱门上敲响了一次次警钟，引起了各国航天员对舱门的高度重视。

1969年10月，苏联联盟8号飞船的航天员沙塔洛夫在检查舱门时，由于拧紧阀门超过了规定限度，阀门上一个杆件的焊缝开裂了。尽管门锁状态正常，舱门也关得很紧，而且离起飞时间只剩不到一个小时，他还是按照规定报告了情况。工程师马上赶来检查了舱门，最后确认问题不影响发射。经过这个波折，沙塔洛夫再关舱门时变得小心翼翼。

在舱门的设计、制造和试验方面，工程技术人员更是精益求精、严慎细实。阿波罗4A号飞船悲剧之后，设计师们纠正了飞船舱门的不合理性，新设计的舱门同样不带爆炸装置，却能在三秒钟内迅速打开。为了验证舱门迅速向外打开的性能，还专门在阿波罗4B飞船的三项飞行试验任务中安排了一项试验。在航天飞机研制中，气闸舱舱门的设计也有专门要求，包括既能耐受高压负荷，又不能过于笨重导致操作不便；开关和控制装置应该让穿着航天服的航天员用手方便地操作和使用；在紧急状态下也能关上，一旦被卡住，能够用手强行打开，力量不超过441牛；插销失灵时，应有打开舱门的应急措施；当一名航天员受伤或生病时，另一名身着航天服的航天员能将其营救出来等。

1990年7月17日，苏联航天员阿纳托利·索洛维约夫和亚历山大·巴兰金准备通过和平号空间站的量子2号实验舱到舱外维修受损的防热层。按规定，开启舱门时要先打开1毫米的缝隙，并且用挂钩固定住，以便舱内空气流出；只有当压力下降到0时，舱门才能完全打开。可是没等压力下降到0，他们就提前摘下了挂钩，结果舱门强力弹开，高达400千克的弹力导致舱门铰链变形，舱门无法关严。几天后，两名航天员进行了三个半小时的舱外作业终于修复了铰链，关严了舱门。

为了保证神舟飞船返回舱和轨道舱之间的圆形舱门密封绝对可靠，中国的航天科研人员绘制了100多张图纸，设计了六把联动杆锁；舱门还加装了双道密封圈，并设计了舱门快速检漏仪，提高了检测密封圈有无泄漏的速度。

经过中外航天科技人员几十年的不懈努力，载人航天器舱门的设计越来越完善，可靠性不断提高，它将一切隐患拒之门外，永远对航天员敞开“幸福之门”“凯旋之门”。