兩個月前，MS-10飛船的失事吸引了很多人目光。唯一的好消息是，MS-10上的宇航員通過逃生系統將返回艙從火箭和飛船主體上分離，併成功地安全返回地面。那麼，載人飛船作為安全率要求最高的人造飛行物，是怎麼樣設置逃生系統的呢？
發射前的聯盟載人飛船（圖片來源：俄羅斯航天局）
逃逸塔和低空逃生
火箭在進行發射載人飛船的任務時，除了某幾個例外，都會安裝逃逸塔。逃逸塔本質上就是安裝在火箭頂端的一個小火箭，當火箭在發射中發生嚴重故障甚至起火爆炸時，逃逸塔能夠把飛船的返回艙從火箭上分離，然後啟動主發動機，把飛船從爆炸的火箭“拽出來”。
聯盟-FG火箭，其前端的如同避雷針一樣的結構就是逃逸塔（圖片來源：俄羅斯航天局）
事實上，這個裝置看起來就像是變大的飛機彈射座椅，原理其實也是一樣的。在低空，逃逸塔要做的第一步不是把宇航員帶到地面，正相反，應該是帶到更高的高空。因為只有在進入高空之後，飛船的返回艙才能分離。
聯盟飛船頂部的固體火箭將把整流罩和飛船一起帶入高空，接下來飛船將會從底部脫離，並脫離高空返回使用的防熱大底，然後啟動降落傘和反推火箭。
1983年9月26日，蘇聯準備發射聯盟T-10-1飛船，然而在火箭點火後卻發生故障，火箭主體被點燃，發射臺則被燃燒放出的濃煙包圍，此時聯盟T-10-1飛船啟動逃逸塔，並被帶入高空離開即將爆炸的火箭。
逃逸塔是傳統載人火箭的寶貝，但是航天飛機和SpaceX公司的“龍”飛船並沒有安裝逃逸塔。而另一方面，逃逸塔在高空中並不能起到很大的作用，因此火箭發射之後不久就會拋棄逃逸塔。
高空緊急返回技術
若飛船進入高空之後出現故障，此時將進行的是高空緊急返回。
任何飛船都要返回地球，而返回的路徑通常有三種，分別是彈道式返回、彈道-升力式返回、滑翔式返回和跳躍式返回。在正常情況下的返回路徑通常選擇後面幾種，因為他們相對而言更加安全、加速度更低，承受的摩擦熱量可能也要較小。
本次的聯盟MS-10飛船事實上就是在拋離逃逸塔的情況下進行的一次高空返回。正常情況下，聯盟飛船使用的是彈道-升力式返回，鍾型的飛船結構讓其在進入大氣層時能夠產生升力。因此，聯盟飛船的正常下降軌道看起來更像是一個曲線，飛行時間更長，而宇航員所受到的加速度也較低。
聯盟飛船的彈道式再入和正常再入的軌道圖示，藍色為彈道載入（圖片來源：航天愛好者）
而彈道式返回則顧名思義，聯盟飛船會就像是一個炮彈一樣落到地面，這種方式會有極高的重力加速度，對於宇航員來說很危險，但是在緊急狀態下卻很有效。與此同時，彈道式下降的另外一個問題是極其難以控制落點，飛船可能會落入森林或者山谷，在這種顛簸地形中，飛船可能會反覆翻滾，造成二次受傷。
1975年，聯盟號T18a飛船也發生了事故，此時的T18a比MS-10的高度要高得多——高達145千米，而在這種情況下進行的一次緊急彈道式返回雖然成功的返回地面，但是宇航員卻承受了高達21.3g的重力加速度——如此之高的g值足以讓一個普通人瞬間死亡，不過萬幸的是，T18a的兩位宇航員只是受傷。
龍飛船創新性的逃逸方法
龍飛船是飛船中的特例，由於其擁有極其強大的飛船引擎，因此其不需要逃逸塔。如果在地面上或者低空時發生事故——尤其是在NASA所擔心的燃料加註階段，龍飛船的發動機將在1.2秒內將飛船加速至數百公里每小時的速度從火箭結構脫離。
接下來的局面就像是一次普通的返回過程，龍飛船將啟動降落傘，然後降落——優先是海面降落。
這樣的設計方案把軌道姿態調整引擎和逃逸引擎結合在一起，相當於省下了一個逃逸塔的重量。另一方面，飛船頂部由於沒有逃逸塔的存在，氣動外形被進一步優化，從而提高了運載火箭的有效運力。不過，這種新穎的模式是否可靠，仍然需要時間的檢驗。
出品：科普中國
監製：光明網科普事業部
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