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科學人/降落地面或海面有差?太空人著陸揭密:15分內有7個自己壓在身上

從早年的阿波羅到現今的阿緹米絲,太空艙都是在三具主傘減速下落到海裡,最左圖這張影像是1971年2月9日阿波羅14號指揮艙的返回畫面。如果裝滿燃料的火箭發射時出了問題,最頂端的「逃生火箭」(左圖上方的細長火箭)會迅速啟動,瞬間把前端載人的太空艙拔起來飛到遠處,躲避接下來巨大的火箭爆炸。|NASA
從早年的阿波羅到現今的阿緹米絲,太空艙都是在三具主傘減速下落到海裡,最左圖這張影像是1971年2月9日阿波羅14號指揮艙的返回畫面。如果裝滿燃料的火箭發射時出了問題,最頂端的「逃生火箭」(左圖上方的細長火箭)會迅速啟動,瞬間把前端載人的太空艙拔起來飛到遠處,躲避接下來巨大的火箭爆炸。|NASA

經過了六年的延宕,美國航太總署(NASA)重返月球計畫中的阿緹米絲2號(Artemis II)終於在4月1日(美國時間)發射升空,在地球周圍繞兩圈後前往月球,在地月之間畫出一個巨大的8字,遠遠地繞過月球背面就往回走。在發射10天之後,阿緹米絲2號的指揮艙獵戶座(Orion)以每小時30公里的速度「濺落」(splash)在南加州外海的太平洋中,圓滿完成任務!

聽到以每小時30公里的速度撞向海面,學生擔心太空人屁股疼,但這已經不錯了,想想當太空艙剛進入地球大氣時,速度是每小時38萬6000公里,等於300倍的音速(亦即300馬赫),也等於手槍子彈出口速度的30倍!要讓太空艙在15分鐘之內,降到我們在平面道路上開車慢行的速度,中間要經過11具降落傘的減速!先是三個小傘彈出,拉掉前艙蓋,讓後續兩具減速傘張開,接著拉出三具前導傘,最終拉出三具碩大無朋的主傘,在這四階段迅速減速的過程中,太空人會體驗到極強的重力,他們在地月之間享受了10天的無重力飄浮,瞬間要體驗七倍於自己的體重壓在身上的感覺,可以想像這不是一個輕鬆的過程。

學生想想,說:「至少美國的太空船是落到海上的,感覺降落地點比較柔軟,像俄羅斯或中國大陸的太空船,回航時直接落向地面,太空人應該就會撞得頭暈眼花了!」這又是嚴重誤解,當太空艙高速落下時,撞擊的是陸地或海面其實沒有差別,而中國的神舟太空艙設計稍有不同,下方裝設了逆向火箭,在接觸地面幾秒鐘前瞬間點火往下噴,讓著陸的速度降到每小時10公里左右,是獵戶座太空艙落海速度的三分之一,撞擊的力道會緩和許多。

這有點像007電影中,黑夜中高空跳傘潛入敵後,整段過程高速下落不拉傘,以避免敵方偵測,直到接近海面時才拉傘,瞬間減速後一秒鐘人就落入海中,電影畫面看起來相當震撼,但可以想像瞬間減速所產生的「撞牆效應」不是一般人能承受得了的,難怪只有007做得到。

其實進入地球大氣的減速過程還算輕鬆的,如果是在發射台上火箭點火時出了問題,火箭頂端的太空艙就會被「逃生火箭」迅速拔起,瞬間飛離下方的巨大「炸彈」,以免火箭爆炸時被波及。在「逃生火箭」點燃的瞬間,太空艙中不明就裡的太空人所受到的重力可不是正常起飛的3 ~ 4倍重力,而是14 ~ 21倍的重力!這才是真的不舒服。

那這套「逃生火箭」在真實狀況中用過嗎?用過三次,分別在1975、1983,和2018,都發生在蘇聯/俄羅斯的聯盟號飛船上,「逃生火箭」自發啟動,把火箭頂端的太空艙瞬間拔起,飛到遠處再落地,還真的拯救了這三次任務的六名太空人,其中包括一位美國人。

這已經是最極端的故事了嗎?還不是。1961年4月12日,第一位進入地球軌道的蘇聯紅軍中尉加加林(Yuri Gagarin),在108分鐘裡環繞地球一圈就落回地面,但降落時可不像前面所說的太空人那麼「舒適」,因為當時他所乘坐的「東方一號」太空艙前端空間不夠,裝不了大型降落傘,不能有效減速,要是留在太空艙內一起落地是會致命的,所以加加林是在離地面還有七公里時被彈射出去的!當時他半躺在一個圓柱型的彈射椅中,張開降落傘安全落地。

有趣的是,因為第三節火箭點火時間過長,原先加加林預計進入離地230公里的軌道,結果進入了離地327公里的更高軌道,也因此一圈之後的降落地點和原先的預定地點差上了300公里,落到了伏爾加河(Volga River)附近的一個村莊外的馬鈴薯田中,好的是這一帶是加加林從小長大的地方,他非常熟悉,只不過當時馬鈴薯田中剛好有一位老祖母帶著孫女在田間耕作,突然看到一個人從天而降,還真的嚇壞了,加加林問老祖母家中有無電話,老祖母說沒有,但可以借給他馬車,讓他駕馬車到鎮上去打電話。幸好救援人員及時趕到,沒有發生以下的怪異情節:太空人剛從最尖端的太空艙彈射出來,就駕著最傳統的馬車去找電話。

看到救援人員趕到,加加林高興之餘有點不解,因為大家都稱呼他「少校」,他想著自己升空時只是「中尉」啊?後來才知道在他成功進入地球軌道時,就被晉升兩級,還沒落地就成了「少校」,這應該多少會抵消他回地球過程中的不舒適吧!

在電影「捍衛戰士:獨行俠」中,湯姆克魯斯駕駛名為「暗星」的實驗飛機,為了證明極音速可行,以確保這個計畫的後續預算,需要高速飛行達到10馬赫。他果然做到了,但在達標之後,他一時技癢,繼續飆速,直到飛機在10.2馬赫時於高空解體。他應該是在那時彈射逃生的,您就不要問在10馬赫的速度下沒了飛機保護,肉身高速穿過大氣結果會怎樣,簡直就是不可能的任務!下個鏡頭就是湯姆克魯斯穿著一身略微燒焦的飛行裝,走進落地處小鎮的家庭餐館,正在用餐的鎮民看到這樣一個人進來都嚇傻了,湯姆克魯斯問了吧台上坐著的小男孩:「這是哪裡?」小男孩被嚇到,結結巴巴地說:「地球!」

我猜想當加加林走到馬鈴薯田中的小女孩面前,問:「這是哪裡?」應該會得到一樣的答案,只不過在加加林的例子中,這個答案更接近真實。

加加林在1961年4月12日成為進入地球軌道的第一人,回程時太空艙落在俄羅斯接近哈薩克邊界的草原上。|www.roscosmos.ru
加加林在1961年4月12日成為進入地球軌道的第一人,回程時太空艙落在俄羅斯接近哈薩克邊界的草原上。|www.roscosmos.ru

加加林則在離地七公里的高度被彈射出來,打開降落傘自行著陸,右圖是加加林當年所使用的半躺式彈射座椅。|www.roscosmos.ru
加加林則在離地七公里的高度被彈射出來,打開降落傘自行著陸,右圖是加加林當年所使用的半躺式彈射座椅。|www.roscosmos.ru

(本文出自2026.5.1《科學人》網站,未經同意禁止轉載。)

科學人雜誌 太空人

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