承蒙片方提供觀看點(diǎn)映的機(jī)會(huì)，很高興看到在《流浪地球》橫空出世的中國科幻元年，這么快就又有了一部包含太空科幻元素的中國電影問世。

下文有潛在劇透風(fēng)險(xiǎn)（盡管透的不多），建議觀影后閱讀。

這部電影中航天員太空自救這部分情節(jié)，在航天角度來看，有頗多值得一說的細(xì)節(jié)。

要還原片中的整個(gè)太空事故，需要解答三個(gè)疑問：

航天員在太空到底出了什么事？有多危險(xiǎn)？他們是怎么回來的？

一、到底出了什么事？

（1）出事的時(shí)間點(diǎn)。

我們要從片中「曙光十六號(hào)」的任務(wù)規(guī)劃說起。

事故發(fā)生前，臺(tái)詞說「經(jīng)過漫長的57天……圓滿完成任務(wù)，三天之后即將返航」，也就是說，這是一次在軌駐留長達(dá)60天的飛行任務(wù)。

在軌駐留60天什么概念？

2016年發(fā)射升空的神舟十一號(hào)，是中國目前為止，持續(xù)時(shí)間最長的一次載人飛行任務(wù)，在軌駐留時(shí)間是30天。

30天，是國際公認(rèn)的中期在軌駐留的時(shí)間門檻。

電影中，2019年發(fā)射的「曙光十六號(hào)」，在軌60天，則是在神舟十一號(hào)基礎(chǔ)上，破紀(jì)錄成倍提升了任務(wù)目標(biāo)和任務(wù)難度。

60天時(shí)間，航天員始終處于失重、狹小密閉的環(huán)境內(nèi)，可能導(dǎo)致一系列生理功能下降和心理問題，加上長期密閉環(huán)境的空氣和水質(zhì)污染、空間電離輻射等風(fēng)險(xiǎn)，在這個(gè)階段，航天員處在一個(gè)不容許任何意外的高危險(xiǎn)環(huán)境中。

航天員馬飛說，「最糟糕的是，這一切都發(fā)生在飛船剛剛開始制動(dòng)的返回階段。」

這個(gè)「最糟糕的階段」是個(gè)什么階段？

開始制動(dòng)，是飛船開始返回的第一個(gè)階段：制動(dòng)離軌段。

發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)，產(chǎn)生與飛船飛行方向相反的作用力，飛行速度降低，飛船脫離原來的軌道，逐漸過渡進(jìn)入地球大氣的返回軌道。這個(gè)過程，類似于「剎車」。

也就是說，按照任務(wù)規(guī)劃，此時(shí)的飛船已經(jīng)處于返回流程，留給航天員應(yīng)對(duì)緊急狀況的時(shí)間已經(jīng)不多了。

（2）發(fā)生了什么狀況？

「萬惡的太空碎片，打傷了返回艙的隔熱瓦，還打壞了中繼天線，我們和地面徹底失去聯(lián)系了。」

指令長這句話，有3個(gè)重要信息：

a）飛船遭遇太空碎片襲擊。

太空碎片又叫太空垃圾，可以說是各大科幻/太空災(zāi)難片的老朋友了。

太空碎片小到粉塵、大到整個(gè)飛船殘骸，環(huán)繞地球軌道飛行，在軌道傾角下，一旦與飛行器碰撞，相對(duì)速度最高可達(dá)每秒10公里以上，具有巨大破壞力。

好萊塢電影《地心引力》里，宇航員出艙活動(dòng)，遭遇數(shù)量和體積巨大的太空碎片襲擊，直接導(dǎo)致了整個(gè)空間站損毀。

現(xiàn)實(shí)中，太空碎片的破壞性也受到高度重視。2014年，NASA就曾在3周內(nèi)連續(xù)兩次調(diào)整空間站軌道，以躲避太空碎片襲擊。

電影對(duì)太空碎片撞擊造成后果的表現(xiàn)實(shí)際上比較克制，現(xiàn)實(shí)情況很可能更糟。

b）碎片襲擊造成了返回艙隔熱瓦的損傷。

隔熱瓦是什么？

當(dāng)返回艙進(jìn)入大氣層與大氣劇烈摩擦?xí)r，艙體頭部的艙表溫度高達(dá)幾千攝氏度。如果不解決防熱問題，飛船還沒落地就會(huì)燒成灰燼。

為了防止被燒毀,返回艙的艙體外部需要覆蓋一層特殊的燒蝕材料，這層材料就是隔熱瓦。

遇高溫，它的表面部分會(huì)熔融蒸發(fā)、分解氣化，通過材料的燃燒把熱量帶走，使返回艙內(nèi)部溫度能控制在30度左右。

隔熱瓦材料特殊，外層受損，在太空中幾乎是無法修補(bǔ)的。

它的損傷會(huì)造成什么后果？后面說。

c）碎片撞擊同時(shí)造成中繼天線受損，導(dǎo)致飛船與地面失聯(lián)。

中繼天線是什么？就是飛船艙體上能看到的「最大的那口鍋」。

簡單地說，飛船與地面的通信并不是直連的，而是通過這個(gè)「大鍋狀好的中繼天線作為中間設(shè)備，進(jìn)行飛船與地面控制中心的數(shù)據(jù)傳輸。

中繼天線受損，飛船與地面失去了中轉(zhuǎn)站，造成了兩方的失聯(lián)。

失聯(lián)意味著什么？會(huì)產(chǎn)生什么后果和危險(xiǎn)？

二、這次發(fā)生在飛船返回階段的碎片撞擊事故，到底有多危險(xiǎn)？

制動(dòng)階段之后，飛船將進(jìn)入返回的下一個(gè)階段：自由下降段。

自由下降段是這樣一個(gè)階段：

飛船從離開原運(yùn)行軌道，并進(jìn)入大氣層之前的這段過程，飛船受到的空氣阻力很小，主要就在地球引力的作用下，呈自由飛行狀態(tài)。

按計(jì)劃，在這個(gè)飛行階段，飛船要完成推進(jìn)艙分離（從電影畫面看，還包括軌道艙分離），建立再入姿態(tài)等重要飛行事件。

此時(shí)，返回艙建立正確的「再入姿態(tài)角」，也就是飛船進(jìn)入大氣層時(shí)，飛行方向與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角，是飛船安全返回地面的關(guān)鍵。

再入姿態(tài)角必須精確地控制在一定的范圍內(nèi)：

如果角度太小，飛船將從大氣層邊緣擦過，飛向太空不能返回；如果角度太大，飛船返回速度過快，就會(huì)像流星一樣在大氣層中被燒毀。

而這個(gè)精準(zhǔn)的控制，需要通過地面控制中心進(jìn)行大量實(shí)時(shí)計(jì)算，再將計(jì)算數(shù)據(jù)發(fā)到飛船來實(shí)現(xiàn)。

馬飛說「錯(cuò)過了再入點(diǎn)」，意味著原本的返回?cái)?shù)據(jù)已經(jīng)不適用于突發(fā)的新情況。

與地面失聯(lián)，則導(dǎo)致飛船無法重新獲得準(zhǔn)確計(jì)算的返回軌道。飛船無法得到準(zhǔn)確的再入角數(shù)據(jù)，將面臨完全失控滑向太空、或者在大氣層被燒毀的致命危險(xiǎn)。

就沒有別的辦法了嗎？

也不是。

出于安全考慮，飛船設(shè)計(jì)有一個(gè)原則，各個(gè)環(huán)節(jié)至少是三套冗余系統(tǒng)。

什么叫冗余系統(tǒng)？就是三套系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，即使兩套都?jí)牧?，只要還有一套沒壞就能正常運(yùn)行。

所以航天員馬飛提到了，「自主返回和手動(dòng)返回」。

可以這么理解，就算出現(xiàn)了飛船與地面完全失聯(lián)的危急狀況，飛船仍然有兩個(gè)可以實(shí)現(xiàn)順利返回的備份方案：

1、飛船可以依靠一套自主返回系統(tǒng)，在安全的再入姿態(tài)角完成返回；

2、或者，最極端的情況下，航天員還可以自己手動(dòng)判斷、控制飛船，以安全的再入姿態(tài)角完成返回。

但這又出現(xiàn)了新問題。

自主返回和手動(dòng)返回都屬于「彈道式返回」。

什么是彈道式返回？

彈道式返回是國際航天歷史上最早實(shí)現(xiàn)、也被大量應(yīng)用的一種返回方式。

簡單說，就是飛船在再入大氣層的飛行過程中，受到的空氣動(dòng)力只有阻力，沒有升力。

再簡單說，就像你在空中看準(zhǔn)了地面一個(gè)范圍，把飛船一扔，讓它完全自由落體，全速?zèng)_向地面。

彈道式返回有什么問題呢？

彈道式返回因?yàn)樗俣韧耆皇芸刂?，飛船受到的過載巨大，艙體與空氣劇烈摩擦，熱流密度高，艙體溫度上升極快。

于是問題來了。

片中，返回艙的隔熱瓦遭遇碎片撞擊，已經(jīng)受損。

而這個(gè)受損處很可能導(dǎo)致，在進(jìn)行彈道式返回時(shí)，艙體劇烈升溫，受熱不均，造成返回艙進(jìn)入大氣層時(shí)燒裂損毀。

「返回艙，還有我們，嘭，一個(gè)大火球?！?/span>

那么，自主返回和手動(dòng)返回兩個(gè)方案都不可行了。

沒有別的辦法了嗎？

三、他們是怎么回來的？

彈道式返回的方案不可行，就只剩下一個(gè)辦法。

馬飛說：「隔熱瓦損壞的前提下，我們唯一的辦法，就是采取升力式返回。」

什么是升力式返回？

簡單說，就是在返回艙進(jìn)入大氣層時(shí)，產(chǎn)生一定可控制的升力，利用升力控制下降的速度，大大減小返回艙承受的過載。

再簡單說，就是在下降過程中，控制返回艙產(chǎn)生升力，減速，慢點(diǎn)兒著陸。

升力式返回有什么特點(diǎn)？

因?yàn)樗俣瓤煽?，返回時(shí)的彈道航程長，艙體承受的過載更小，溫升低。在可接受的溫度范圍內(nèi)，有可能讓返回艙在隔熱瓦損傷的情況下安全返回。

問題又來了。

升力式返回需要產(chǎn)生一定「可控制的升力」，這意味著，要實(shí)現(xiàn)升力式返回，必須通過地面的大型計(jì)算機(jī)，重新計(jì)算飛船新的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)，生成返回程序注入飛船來完成。

換句話說，要升力式返回，必須和地面恢復(fù)聯(lián)系。

怎么恢復(fù)聯(lián)系？

修天線。

要修好中繼天線，就必須航天員出艙。

片中，指令長提到出艙服的剩余氧氣量顯示只夠四分鐘，在現(xiàn)實(shí)情況下，氧氣剩余含量如果僅剩這么點(diǎn)，出艙是非常危險(xiǎn)的，幾乎就是送命。

這也是指令長堅(jiān)決拒絕航天員馬飛出艙申請(qǐng)的原因。

但馬飛還是出艙了。必須吐槽一下，氧氣剩余四分鐘實(shí)在是太……少了。

這可能是這類電影的共同問題，像《火星救援》最后扎破航天服來當(dāng)空氣動(dòng)力，在現(xiàn)實(shí)中，幾乎都是必死舉動(dòng)。

只能理解這些逼近現(xiàn)實(shí)極限的藝術(shù)夸張，確實(shí)在理論可及的現(xiàn)實(shí)范圍內(nèi)，幫助電影達(dá)到緊張的氣氛。

馬飛出艙太空行走這個(gè)段落，電影用了幾乎奢侈的大篇幅，極力渲染了從出艙口到中繼天線位置一路摸爬滾打，路途之艱難。

不過數(shù)米的直線距離，爬過去就行了，有必要這么困難驚險(xiǎn)嗎？

有。

在現(xiàn)實(shí)的航天出艙活動(dòng)實(shí)踐中，難度只會(huì)更大。

在現(xiàn)實(shí)情況下，馬飛出艙的這個(gè)舉動(dòng)有多危險(xiǎn)？

航天員手松開把手，一不小心就會(huì)飄走。出艙服一旦掛到艙體什么東西掛破了，泄露的氣體就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)推力，飛遠(yuǎn)就回不來了。

電影里，航天員馬飛幾次在飛船艙體上以長距離跳躍（以至最后解開安全繩跳躍）的方式和時(shí)間賽跑，這是類似于《地心引力》里宇航員在空間站巨大殘骸上激烈摔打、艱難抓住艙體進(jìn)入艙內(nèi)，《火星救援》里宇航員扎破航天服以產(chǎn)生推力、最終獲救，等等電影的處理手法。

這些電影中的動(dòng)作，在太空活動(dòng)的現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中，以目前人類的科技和生命保障水平，都是不被鼓勵(lì)和允許的。

一名成熟的航天員，需要整個(gè)國家以數(shù)千數(shù)萬小時(shí)的時(shí)間成本來培養(yǎng)，航天員在太空的任何舉動(dòng)，都需要有萬無一失的保障。所以這個(gè)部分，屬于是電影這門藝術(shù)基于現(xiàn)實(shí)的合理想象和藝術(shù)夸張。

那么，就只剩下最后一個(gè)問題了。

馬飛修好天線，還有時(shí)間和機(jī)會(huì)返回艙內(nèi)嗎？

航天員馬飛到達(dá)中繼天線位置后，片中出現(xiàn)了一個(gè)重要的細(xì)節(jié)。指令長在通信頻段提示馬飛「趕緊修好天線，你還有充足的氧氣含量可以回艙。」

什么意思？為什么會(huì)還有「充足的氧氣含量」？

冗余設(shè)計(jì)。

前面提到了，出于安全考慮，飛船設(shè)計(jì)的原則各個(gè)環(huán)節(jié)是至少三套冗余系統(tǒng)。此時(shí)，指令長設(shè)定的三分鐘倒計(jì)時(shí)已經(jīng)到了，他為什么會(huì)對(duì)馬飛說「還有充足的氧氣含量」？

只有一種解釋：氧氣含量在數(shù)值顯示的范圍之外，是還有設(shè)計(jì)余量的。簡單說，就是還有備份的氧氣。指令長發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。

原本已經(jīng)扔掉安全繩的馬飛，能否成功原路返回艙內(nèi)，最大的障礙，是時(shí)間。

時(shí)間越少，航天員越容易忙中出錯(cuò)。而茫茫太空，航天員幾乎沒有任何可犯錯(cuò)的空間。一個(gè)動(dòng)作失誤，就會(huì)致命。

可以說，是無數(shù)在地面上、奮斗在航天事業(yè)一線的航天科學(xué)家和技術(shù)人員，以他們無數(shù)次的預(yù)演、無數(shù)種安全方案試驗(yàn)，在最不可能的絕境中，為馬飛爭取到了寶貴的時(shí)間，給了馬飛一個(gè)返回艙內(nèi)的機(jī)會(huì)。

如果你深知自上個(gè)世紀(jì)五六十年代以來，幾代中國航天人的艱辛付出、勤勉不易，就會(huì)對(duì)電影里涉及的所有這些細(xì)節(jié)，生發(fā)出更多更多更多的感觸。

我相信導(dǎo)演確實(shí)在航天專業(yè)方面做了功課，設(shè)計(jì)出這些情節(jié)和細(xì)節(jié)。一個(gè)有影響力的電影，真誠地向觀眾宣傳和稱頌了載人航天事業(yè)。這是我對(duì)它充滿敬意的原因。