科普之窗

最新更新

最新推荐

    首页 > 科普之窗 >
突遇火灾,航天员该怎么救?
来源:科普中国网  |  发布时间:2019-12-25  |  浏览量:603

    在人类发展的历史长河中,火给人类带来了文明进步、光明和温暖,但它有时又是人类的敌人,会给人类带来噩梦和灾难。

  太空火灾:

  1997年2月23日,俄罗斯和平号空间站就发生了一次危险的火情。这天,航天员阿·拉佐金在量子1号舱启动了一个氧烛后,氧烛外壳意外破裂引发了火情,明火燃烧了约90分钟,烟雾弥漫了整个空间站,情况十分危急。好在航天员处理得还算及时,使用灭火器迅速抑制并扑灭了火焰,但舱内浓烟依然持续了好几分钟。

  ps:氧烛是一次性使用的化学产氧装置,被用作空间站主氧源的备份,一个氧烛产生的氧气能满足一个航天员一昼夜的呼吸。


  载人航天器内发生火灾不仅会影响任务的完成,严重时甚至会威胁到航天员的生命安全。因而及时发现并做出适当处理,就显得尤为重要。

  

  图片来自电影《太空救援》

  在太空微重力条件下,由于空气缺乏自然对流,火情通常会局限在一个较小的区域或呈无明火式燃烧。这就很可怕了,因为这种情况很可能会导致航天员无法及时发现火情,那么怎么办呢?

  

  

  微重力环境下的烛烟

  这个时候,航天员就需要借助烟火检测传感器的帮助了。有了它航天员就如有了“火眼金睛”,能第一时间发现火情。

  烟火检测传感器有哪些种类呢?

  01 离子型和光电型烟探测器 


  这种探测器主要用于检测火灾发生时产生的烟雾,微小的烟雾也躲不过它的监测呦。

  02 红外和紫外型火焰探测器 

  这种探测器主要是对火灾发生时产生的光比较敏感,一些不易被航天员观察到的光也能被它捕捉到。

  03差定温式热探测器 

  这种探测器主要监测的是载人航天器内的温度,温度稍有变化,第一时间发现火情的很可能就是它。


  这些探测器就像神经一样敏感,烟雾、光、温度等一旦“触碰”到它,它就会将信号传输到报警器中,报警器在发出警报的同时,也会指示火灾发生的具体位置,便于航天员灭火。


  此外,为了让探测器最大限度地发挥作用,探测器的摆放位置也是有讲究的。在太空微重力条件下,由于缺乏自然对流,着火产生的烟雾、光或是高温并不能快速到达探测器附近,这使得探测器的响应变得相对迟缓,因而探测器需要放在通风相对良好一点的位置。另一方面探测器应该放在重点火情检测区,也就是摆放了重要设备和易发生火灾的区域。


  与在地球上的我们不同的是,一旦接收到火情警报信号,航天员是不能指望消防员的。这个时候他们只能调整心态,依靠平时训练所练就的强大技能与专业知识去应对。

  


  面临突然发生的情况很多时候航天员都只能靠自己


  准备去救火之前,航天员首先要做的就是要佩戴好特制的呼吸防护面具,这是因为火情很可能会产生大量的烟雾和有毒气体。只有先保护好自身安全,才能进行下一步的操作。

  

  佩戴着呼吸防护面具的航天员

  目前,可供航天员选择的灭火方式有哪些呢?

  01 以毒攻毒法 


  短期飞行的载人航天器多采用的是Halon 1301或类似材料的灭火剂。这种灭火剂的优点是通过化学反应可以快速熄灭火焰,缺点是灭火过程可能会产生少量的有毒物质。

  


  Halon 1301灭火剂

  航天员选择这种灭火方式时,一方面要做好自身的安全防护,另一方面灭火后还需对有毒物质做进一步的清理。

  02 二氧化碳灭火法 

  二氧化碳是全球气候变暖的元凶之一,但由于它的化学性质不活泼,热稳定性高,不支持燃烧,因而它也成为了航天员灭火的好帮手。

  

  二氧化碳的分子结构示意图

  将二氧化碳排放到着火区域,它会稀释燃烧区的空气,使空气含氧量降低,当氧气少到不能支持燃烧时,着火就会停止。采用这种方式,需临时将发生火情的舱段封闭,采用分布式的二氧化碳管路向着火舱段排放二氧化碳,因此这种方式比较适合多舱段的大型载人航天器。

  03 泄压灭火法 

  泄压灭火法是通过舱内减压降低氧气含量,从而阻止火焰燃烧。这种方法和二氧化碳灭火法有些相似,都是通过降低舱内氧气含量达到灭火的效果。这种方法相对复杂,需多个系统协同工作,稍有不慎还可能会造成更大的危害,因而需要航天员慎重选择。

  讲到这里,不知会不会有小伙伴好奇,为什么载人航天器上不用水来灭火呢?是因为水资源短缺吗?

  其实,早期航天员的饮水装置也曾作为灭火装置使用,但这种方法只对极小的火情起作用,且后期处理很麻烦。这是因为在太空中,水会漂浮到各处,而载人航天器中有几百件设备、上万只元器件,漂浮的水很容易造成设备损坏。不能因为救火而进一步恶化舱内环境,所以水绝不是个好的选择。

  

  载人航天器内设备众多

  从理论上来讲,我们无法完全杜绝载人航天器上的火灾隐患,但及时发现火情并做出适当处理,是能够大大降低火灾发生带来的危害的。

  目前科学家们也正致力于研究微重力环境中燃烧发生和发展的特性,研制预防、控制、消灭火灾的方法和技术。相信随着研究的不断深入,太空防火的方法与灭火设施也会越来越完善。

  参考文献/《中国载人航天科普丛书》


Copyright 2004-2011 www.hsskx.gov.cn 黄山市科学技术协会主办 All Rights Reserved 
地址:黄山市屯溪区黄山东路248号10楼  邮政编码:245000  电话:0559-2356725
皖ICP备17004988号  技术支持:畅新网络科技  访问量:5636083人