几十年来，载东说念主翱游器的天外支持一直是世东说念主齐很感兴致的话题。航天员、航空航天工程师、应酬官、医疗和支持专科东说念主员、发明家和科幻作者齐有过我方的畅思。马丁·凯丁1964年的演义《被充军者》呈报了一个故事：若何施济被困在近地轨说念上的航天员。天外支持也一直是科幻电视和电影中的主要本色，如《星际迷航》《星际之门》和《天外1999》迪士尼彩乐园App，以及《火星任务》和《红色星球》等。捏造故事中的支持充满了戏剧性和真贵，而在践诺全国中，它有着更大的戏剧性和更大的真贵。
到当今为止，载东说念主航天所发生的事故还不算太多，其中只须阿波罗13号飞船给东说念主们提供了支持的可能性，而且胜仗了。可是跟着载东说念主航天的发展，特别是跟着买卖载东说念主航天的开展，天外支持就怕将成为一个必须确立的行业。
阿波罗13号飞船的复返舱被打捞到船上
异日天外旅游阐扬之后，支持将成为一种刚需
法律基础
天外支持手脚一门学科仍处于低级阶段。为了明确界定范围，好意思国宇航局的一些筹商中，把天外支持界说为：在天外翱游操作中，允许东说念主员在危及东说念主类生命的情况下进行支持或逃生的任何系统。这将进步从升起前到着陆后航天员离开翱游器的时辰段。
《连络国和平诈欺外层空间公约》第五条设施：“《公约》缔约国应将航天员视为东说念主类在外层空间的特使，并应在发滋事故、遇险或迫切降落在另一缔约国河山或公海时向他们提供一切可能的解救。航天员着陆时，应安全赶快地将他们送回其航天器的登记国。
“一个缔约国的航天员在外层空间和天体上进行步履时，应向其他缔约国的航天员提供一切可能的协助。
“公约缔约国应立行将其在包括月球或其他天体在内的外层空间发现的任何可能对航天员的生命或健康组成危境的安静，奉告公约其他缔约国或连络国通知长。”
是以说，天外支持是属于全东说念主类的奇迹，并不单是是少数具备航天智商的国度。
危境的天外翱游
天外支持需要矜恤，因为天外翱游当今比其他类型的翱游危境得多。是以，要不要接头开发天外支持系统，激勉了东说念主们对于风险与老本的大盘考。由于天外翱游的本领难度高，天外支持系统经常复杂、立志，也很难进行测试。载东说念主航天翱游自身就很难了，研制一种支持系统就愈加具有挑战性。
阿波罗与定约飞船的对接，不错看作是空间支持的一种本领前奏
是以好多东说念主以为，应该把资金、本领和其他资源更多地用在提高载东说念主航天系统的可靠性上，只须火箭、飞船或者空间站自身富饶可靠，就不需要支持系统了。他们的依据是，早年民航客机亦然给乘客配降落伞的，可是如今，跟着民航客机可靠性的提高，也曾不需要降落伞了。
为了给出真正的依据，好意思国宇航局约翰逊航天中心的安全与任务保险部（SMA）比较了不同类型翱游的相对危境性，建议了这样的方针：
乘坐买卖客机的物化率是每100万次翱游一东说念主；
军用飞机的物化率是每10万次翱游一东说念主；
军用作战飞机的物化率是每1万次翱游一东说念主；
载东说念主航天翱游的物化率是每100次翱游一东说念主。
显着，载东说念主航天的风险昭着高于任何其他类型的翱游，民众对“不需要支持系统”的论点给出了有劲的反驳。
哥伦比亚号航天飞机复返大气层点燃的短暂
载东说念主航天翱游的这种高风险是由许多成分驱动的。本领的教诲度是一个主要成分。与买卖或军用航空比拟，载东说念主航天的历史还不长，只经历了几代东说念主的时辰来提高可靠性。另外，为了达到第一寰宇速率，需要捎带多数燃料和氧化剂，迫使空间系统想象得志尽头苛刻的条件，结构想象和推动后果奋勉提高。举例，航天飞机外储箱的外壳要是消弱得手捏开采的尺寸，会比易拉罐还薄。航天飞机主发动机是东说念主类有史以来分娩的最高效的能源安设之一。马歇尔天外翱游中心前结构主宰瑞安给出了几个意旨的方针，匡助东说念主们理解与天外辐照关联的想象挑战。他比较了几种不同类型发动机的马力/分量比，发现，要是汽车发动机用航天飞机沟通的推动功率/结构分量比想象，那么它的分量只须1135克，概况比两瓶矿泉水重少量。是以，天外翱游系统也曾达到东说念主类想象智商的极限了。
天外翱游环境中的好多危境，在大气层内是不存在的。比如，许多材料在真空下的性能与在海平面压力下的性能不同。而外空中会出现的极点温度，在大气层内也不会有。特别是在从全阳光照耀过渡到全暗影时，在十几厘米内有特等200摄氏度的温度梯度并不目生。飞腾过程中，翱游器上的空气能源学载荷可能很大，比如航天飞机升空过程中的空气能源载荷在34000~38000帕斯卡之间。再入过程中，空气能源学载荷接近24000帕斯卡，温度变化达到1500多摄氏度。这些环境特征是航天环境所特有的。另外，由于缺少大气贯注，太阳辐射和微流星、轨说念碎屑等会形成专有的环境危害，多样航天器的外窗和散热器齐曾接纳到微流星体的冲击损坏。
实践太少
意志和处理这些极点性能要乞降危境环境，也曾尽头真贵了，而对于航天工程师来说，从实践中吸取阅历教会、迭代想象的次数也不够多。不管好意思国如故俄罗斯，载东说念主航天器的研发程度齐是比较慢的。在好意思国，想象和测试一种新式载东说念主航天翱游器要花十几年的时辰，从表面到实践再到表面的契机太少了。
好意思国第一架厚爱投军的航天飞机哥伦比亚号
航天工程师还面对这样一个事实，即使在开发新系统的目生情况下，由于“组合环境”问题，也很难在实验室对此类系统进行大地测试。险些不可能在一个想象上同期测试所有这个词载荷因子的想象，因为它们在天外中应用。航天工程师经常被动一次在一个载荷环境中不雅察其想象的性能，不管是温度、惯性载荷、空气能源学载荷如故振动，然后通过策动机建模将载荷组合起来，以细目其想象的充分性。
与航空不同的是，航天翱游很难执行大鸿沟集成测试。在航空器的研制中，飞机最初在较低的动压和马赫数下翱游，想象师们在这个过程中对飞机的性能进行监测。要是这个阶段能胜仗完成，就会按照想象方针，冉冉扩大翱游包线。这个顺次渐进的过程可能要经过100次试飞。但对航天系统来说，这基本上是不可能的。大多数航天系统齐是在“要么全有要么全无”的环境中驱动的。一枚新的火箭初次辐照，就必须穿过所有这个词这个词翱游包线。第一架航天飞机在初次翱游60秒时就达到了超音速，两分钟后进入了高妙音速翱游。东说念主们根柢莫得契机自在稽查数据，要是发生非常，也不可能把它调回基地查验。诚然东说念主们不错在大地上对某些空间环境进行模拟，但迄今为止，还莫得任何一种技能能统统、充分模拟空间翱游的全过程。这样的真贵，解释了为什么这样多新的火箭系统在初次翱游尝试中失败。而在航空器研制中，险些从来不会发生这种事。
正因为航天翱游的复杂性与真贵性，与航空器认证规划不同的是，宇航系统经常在一两次翱游后，就不错以为通过认证，不错过问使用了。而载东说念主飞机一般要翱游上百次才略通过认证。宇航系统必须通过对性能的模子量度来进行大部分认证步履，然后通过有限翱游次数的翱游性能来考据模子。
载东说念主航天7个主要阶段的风险
载东说念主航天翱游不错分为7个主要阶段，迪士尼彩乐园为人类旧辩认是辐照前、飞腾、在轨、到达/靠岸/离开另一个航天器、从非地球陆地名义下落和飞腾、舱外步履、再入地球大气层。其中有几个阶段需要详备解释一下。在轨阶段包括从进入轨说念到复返大气层的阶段。在这个阶段，载东说念主翱游器可能从地球轨说念退换到另一个物体的轨说念，比如月球、小行星或另一颗行星。所谓到达/靠岸/离开另一个航天器，是通过轨说念活泼，与另外一个航天器对接、贯穿在全部，乃至离开。从非地球陆地名义下落和飞腾，指的是在外星球上的起降，包括月球、小行星或其他行星。
航天飞机的法度翱游经过，粉饰了7个支持阶段
主要危境：
关于此前的选择，希拉利表示："我曾有机会在巴萨和西班牙人之间选择，我选择了西班牙人是因为我感觉应该这样做，我的家人也认为这对我来说是最好的，这是我想要的运动项目。我认为我做出了最正确的选择，因为现在我正在经历一个梦幻般的过程。"
@辐照前
由于系统故障、结构圆善性亏空、当然环境或推动关联故障而引起的失火或爆炸。
@飞腾
系统故障、失控、结构圆善性丧失、当然环境引起的故障，推动关联故障。
@在轨
系统故障（爆炸、失去姿态适度、失去关节功能、有毒物资开释）、当然环境危害（太阳辐射、狭窄流星轨说念碎屑）、航天员健康问题。
@到达/靠岸/离开另一个航天器
与另一艘航天器碰撞、系统故障（爆炸、失去姿态适度、失去关节功能、有毒物资开释）、当然环境危害（太阳辐射、微流星体碰撞）、航天员健康问题、偏离航路。
@从非地球陆地名义下落和飞腾
由于系统故障、推动故障或当然环境、偏离航路或名义撞击而导致的升起或着陆关联事故。
@舱外步履
航天服系统故障、航天服破洞、航天员健康问题、航天员与航天器的贯穿丢失（航天员飘浮或系绳丢失）。
@再入
系统或结构故障，当然环境引起的故障、失控。
上头说的许多条件，对于所有这个词翱游阶段齐是沟通的。举例，生命关节型或任务关节型系统的故障可能发生在职何阶段，况兼可能是晦气性的。航天系统工程师也曾开发了诸如系统冗余之类的本领来幸免这种窘境。结构失效也会发生在所有这个词阶段。航天结构工程师需界说想象极限载荷并确保该载荷的安全所有这个词，以迂腐在预期想象条件下发生故障。在许多方面，支持系统想象师的责任是接头这些想象本领失灵场景下的想象科罚有商量。在许厚情况下，为了想象出分量和性能方面具有可行性的有商量，主系统的想象师必须接头周详。举例，经常不可能想象出能够承受最坏情况卑劣星体撞击的结构，也不可能在最坏情况的太阳耀斑中保护航天员和生命关节系统。在大多数情况下，即使进行了澈底的翱游前医学查验，也不可能开发出一种能够应付所有这个词疾病的航天员医疗法子。对于这些很难评估和适度的风险，天外支持系统不错施展作用。
辐照场支持可能要动用直升机退换伤员
约翰逊航天中心消防队的臂章
故障的历史散布
《载东说念主天外翱游中的晦气与事故》一书对航天器事故和潜在事故作念了统计，按上述7个阶段作念了分类。
这导致了这样一个论断，即尽管在翱游过程中发滋事故的风险险些是一致的，但在飞腾和再入的翱游动态阶段，致命事故的风险最大。这反应了航天行业的传统不雅点，“离辐照场越远，就越安全”。一朝航天器进入想象的慎重情状，举例天外环境，出现严重故障的可能性就越小。值得提神的是，即使是天外环境中尽头不测的故障里（“双子座8号”推动器故障、“阿波罗13号”爆炸、“和平号”失火和碰撞），航天员和大地适度东说念主员齐能适度时事，并将航天员安全带回家。动态翱游阶段的事故经常不会留出时辰给东说念主们反应，因此必须想象支持/逃期许制，并随时准备响应。
“阿波罗13号”航天员复返地球，溅落在大海中
支持的胜仗率
在具有支持智商的空间系统中，航天员的生计概率不错通过以下公式策动：
东说念主员生计概率=1-要紧故障概率×支持失败概率
从方程不错看出，从航天员生计的角度来看，支持系统的主要价值在于，它能够驱逐更高的航天员生计概率，而不消把主要系统的可靠性提高到极点水平。可靠性经常是系统开发中的主要老本驱动成分。可靠性为99%的系统，经常比可靠性为90%的系统立志得多。要是要把系统可靠性从99%加多到99.9%，所加多的老本就更高。可是，要是把可靠性为90%的系统，和可靠性为90%的支持系统相联接，航天员的生计概率不错加多到99%。
当东说念主们盘算开发一种长任务寿命的航天器的时候，要不要接头支持系统，就愈加剧要了。在永远在轨驱动的航天器中，因为无法统统根绝故障概率，是以出现问题的可能性是跟着任务周期延迟而冉冉鸠集的。而且，接头单个部件或者组件的可靠性上限，系统可靠性亦然有上限的。要是组件的故障率以故障/单元时辰暗意，则故障概率不错概况抒发为下表。
从这个表格不错看出，在职务周期富饶长的情况下，即使是高可靠性部件，也很难作念到不出故障。为了科罚这样的问题，航天界经常遴荐两种方法：一种是冗余想象，另一种是航天器在轨珍爱。不外，要是需要更换的部件在地球上，而航天器方位位置远隔低轨说念的时候，可能就会带来更严重的问题。而且，在轨珍爱，特别是出舱珍爱，自身便是另一个高风险的开端。系统可靠性的终极观点是保证航天员安全。是以在这些情况下，要是领有支持系统，那么就不错裁减对系统可靠性的过高要求。
其实，辐照过程中的可靠性策动也不错用来解说支持系统的必要性。比如说，多数火箭的可靠性方针很难达到载东说念主航天的法度。好意思国宇航局也曾屡次筹商，用调动型一次性运输火箭(EELV)来辐照载东说念主翱游器。把柄约翰逊翱游中快慰全与任务保证部门的策动，死心2004年头，EELV火箭要是不作念调动，可靠性在77%至96%之间。那么，要是领有一种胜仗率为90%的逃遁救生系统，EELV的航天员生计概率不错提高到91%至99.6%。
载东说念主龙飞船的逃遁救生发动机
载东说念主龙飞船的济急逃生大地实验
波音星际航路飞船的逃遁火箭确立与载东说念主龙飞船类似
要是只是看到90%可靠性这个数字，似乎逃遁救生系统应该不会太难开发。关联词，在翱游的许多阶段，由于速率、高度和动压的组合，逃遁救生系统是无法责任的。在“双子星”和早期的航天飞机上，也曾为航天员逃生提供了弹射座椅，可是好多阶段不成使用。在早期航天飞机翱游中，要是任务适度中心用无线电向航天员发出“负座位”信息，意味着速率和高度也曾达到极限，不可能弹射。其真实军用喷气式飞机中，弹射座椅也只可在90%的情况下保证翱游员存活。
好意思国一度给航天员研制过弹射座椅，可是其后烧毁了
上头所有这个词真贵，齐导致了载东说念主航天是东说念主类最危境的翱游方式，在异日几十年的时辰里齐是如斯，是以有科学家指出，在载东说念主航天的各个阶段接头支持，是很关键的。
本文原载于《天外探索》杂志2023年第5期。
文/迟惑
裁剪/杨斯爽
审核/穆檀
监制/姜军迪士尼彩乐园App