原來《銀河補習班》，真的和銀河有關

如何評價鄧超導演新電影《銀河補習班》？

圖片：《銀河補習班》

若何評價鄧超導演新片子《銀河補習班》？

劉博洋，天體物理學博士生

承蒙片方供給不雅看點映的機遇，很歡快看到在《流離地球》橫空出生避世的中國科幻元年，這么快就又有了一部包含太空科幻元素的中國片子問宿世。

下文有潛在劇通風險（盡管透的不多），建議不雅影后閱讀。

這部片子中航天員太空自救這部門情節，在航天角度來看，有頗多值得一說的細節。

要還原片中的整個太空變亂，需要解答三個疑問：

航天員在太空到底出了什么事？有多危險？他們是怎么回來的？

1、到底出了什么事？

（1）出事的時候點。

我們要從片中“曙光十六號”的使命規劃說起。

變亂發生前，臺詞說“顛末漫長的57天……圓滿完當作使命，三天之后即將返航”，也就是說，這是一次在軌駐留長達60天的飛翔使命。

在軌駐留60天什么概念？

2016年發射升空的神舟十一號，是中國今朝為止，持續時候最長的一次載人飛翔使命，在軌駐留時候是30天。

30天，是國際公認的中期在軌駐留的時候門檻。

片子中，2019年發射的“曙光十六號”，在軌60天，則是在神舟十一號根本上，破記載地當作倍晉升了使命方針和使命難度。

60天時候，航天員始終處于掉重、狹小密閉情況，可能導致一系列心理功能下降和心理問題，加上持久密閉情況的空氣和水質污染、空間電離輻射風險，在這個階段，航天員處在一個不允許丁點不測的高危險情況中。

就在這即將“勝利返回”的時刻，飛船出事了。

航天員馬飛說，“最糟糕的是，這一切都發生在飛船方才起頭制動的返回階段。”

這個“最糟糕的階段”是個什么階段？

起頭制動，是飛船起頭返回的第一個階段：制動離軌段。

策動機開機，發生與飛船飛翔偏向相反的感化力，飛翔速度降低，飛船離開本來的軌道，逐漸過渡進入地球大氣的返回軌道。這個過程，近似于“剎車”。

也就是說，按照使命規劃，此時的飛船已經處于返回流程，留給航天員應對告急狀況的時候已經不多了。

（2）發生了什么狀況？

“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，我們和地面徹底掉去聯系了。”

指令長這句話，有3個主要信息：

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/太空災難片的老伴侶了。

太空碎片小到粉塵、大到整個飛船殘骸，環抱地球軌道飛翔，在軌道傾角下，一旦與飛翔器碰撞，相對速度最高可達每秒10公里以上，具有龐大粉碎力。

好萊塢片子《地心引力》里，宇航員出艙勾當，遭遇數目和體積龐大的太空碎片襲擊，直接導致了整個空間站損毀。

實際中，太空碎片的粉碎性也受到高度正視。2014年，NASA就曾在3周內持續兩次調整空間站軌道，以遁藏太空碎片襲擊。

片子對太空碎片撞擊造當作后果的表示現實上比力禁止，實際環境很可能更糟。

b）碎片襲擊造當作了返回艙隔熱瓦的毀傷。

隔熱瓦是什么？

當返回艙進入大氣層與大氣猛烈摩擦時，艙體頭部的艙表溫度高達幾千攝氏度。若是不解決防熱問題，飛船還沒落地就會燒當作灰燼。為了防止被銷毀,返回艙的艙體外部需要籠蓋一層特別的燒蝕材料。

這層材料就是隔熱瓦。遇高溫，它的概況部門會熔融蒸發、分化氣化，經由過程材料的燃燒把熱量帶走，使返回艙內部溫度能節制在30度擺布。

隔熱瓦材料特別，外層受損，在太空中幾乎是無法修補的。

它的毀傷會造當作什么后果？后面說。

c）碎片撞擊同時造當作中繼天線受損，導致飛船與地面掉聯。

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，而是經由過程這個“大鍋狀”的中繼天線作為中心設備，進行飛船與地面節制中間的數據傳輸。

中繼天線受損，飛船與地面掉去了中轉站，造當作了兩方的掉聯。

掉聯意味著什么？會發生什么后果和危險？

2、此次發生在飛船返回階段的碎片撞擊變亂，到底有多危險？

制動階段之后，飛船將進入返回的下一個階段：自由下降段。

自由下降段是這樣一個階段：飛船從分開原運行軌道到進入大氣層之前這段過程，飛船受到的空氣阻力很小，本家兒要就在地球引力的感化下，呈自由飛翔狀況。

按打算，在這個飛翔階段，飛船要完當作推進艙分手（從片子畫面看，還包羅軌道艙分手），成立再入姿態等主要飛翔事務。

此時，返回艙成立準確的“再入姿態角”，也就是飛船進入大氣層時飛翔偏向與本地程度面的夾角,是飛船平安返回地面的關頭。

再入姿態角必需切確地節制在必然的規模內：若是角度太小，飛船將從大氣層邊緣擦過，飛標的目的太空不克不及返回；若是角度太大，飛船返回速渡過快，就會像流星一樣在大氣層中被銷毀。

而這個精準的節制，需要經由過程地面節制中間進行大量及時計較，再將計較數據發到飛船來實現。

馬飛說“錯過了再入點”，意味著原本的返回數據已經不合用于突發的新環境了。

與地面掉聯，則導致飛船無法從頭獲得精確計較的返回軌道。飛船無法獲得精確的再入角數據，將面對完全掉控滑標的目的太空、或者在大氣層被銷毀的致命危險。

就沒有此外法子了嗎？

也不是。

出于平安考慮，飛船設計有一個原則，各個環節至少是三套冗余系統。

什么叫冗余系統？就是三套系統同時運行，即使兩套都壞了，只要還有一套沒壞就能正常運行。

所以航天員馬飛提到了，“自立返回和手動返回”。

可以這么理解，就算呈現了飛船與地面完全掉聯的求助緊急狀況，飛船仍然有兩個可以實現順遂返回的備份方案：

飛船可以依靠一套自立返回系統，在平安的再入姿態角完當作返回；

或者，最極端的環境下，航天員還可以本身手動判定、節制飛船，以平安的再入姿態角完當作返回。

但這又呈現了新問題。

自立返回和手動返回都屬于“彈道式返回”。

什么是彈道式返回？

彈道式返回是國際航天汗青上最早實現、也被大量應用的一種返回體例。

簡單說，就是飛船在再入大氣層的飛翔過程中，受到的空氣動力只有阻力，沒有升力。

再簡單說，就像你在空中看準了地面一個規模，把飛船一扔，讓它完全自由落體，全速沖標的目的地面。

彈道式返回有什么問題呢？

彈道式返回因為速度完全不受節制，飛船受到的過載龐大，艙體與空氣猛烈摩擦，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，已經受損。

而這個受損處很可能導致在進行彈道式返回時，艙體猛烈升溫，受熱不均，造當作返回艙進入大氣層時燒裂損毀。

“返回艙，還有我們，嘭，一個大火球。”

那么，自立返回和手動返回兩個方案都不成行了。

沒有此外法子了嗎？

3、他們是怎么回來的？

彈道式返回的方案不成行，就只剩下一個法子。

馬飛說：“隔熱瓦損壞的前提下，我們獨一的法子，就是采納升力式返回。”

什么是升力式返回？

簡單說，就是在返回艙進入大氣層時，發生必然可節制的升力，操縱升力節制下降的速度，大大減小返回艙承受的過載。

再簡單說，就是鄙人降過程中，節制返回艙發生升力，減速。

慢點兒著陸。

升力式返回有什么特點？

因為速度可控，返回時的彈道航程長，艙體承受的過載更小，溫升低。在可接管的溫度規模內，有可能讓返回艙在隔熱瓦毀傷的環境下平安返回。

問題又來了。

升力式返回需要發生必然“可節制的升力”，這意味著，要實現升力式返回，必需經由過程地面的大型計較機從頭計較飛船新的及時軌道數據，生當作返回程序注入飛船來完當作。

換句話說，要升力式返回，必需和地面恢復聯系。

怎么恢復聯系？

修天線。

要修好中繼天線，就必需航天員出艙。

片中，指令長提到出艙服的殘剩氧氣量顯示只夠四分鐘，在實際環境下，氧氣殘剩含量若是僅剩這么點，出艙長短常危險的，幾乎就是送死。

這也是指令長果斷拒絕航天員馬飛出艙申請的原因。

但馬飛仍是出艙了。必需吐槽一下，氧氣殘剩四分鐘其實是太……少了。這可能是這類片子的配合問題，像《火星救援》最后扎破航天服當空氣動力，在實際中這幾乎都是必死的行為。只能理解這些迫近實際極限的藝術夸張，確其實理論可及的實際規模內幫忙片子加倍嚴重刺激。

馬飛出艙太空行走這個段落，片子用了幾乎豪侈的大篇幅，死力襯著了從出艙口到中繼天線位置一路摸爬滾打，路途之艱難。

不外數米的直線距離，爬曩昔就行了，有需要這么堅苦驚險嗎？

有。

在實際的航天出艙勾當實踐中，難度只會更大。

在實際環境下，馬飛出艙的這個行為有多危險？

航天員手松開把手，一不小心就會飄走。出艙服一旦掛到艙體什么工具掛破了，泄露的氣體就會發生一個推力，飛遠就回不來了。

片子里，航天員馬飛幾回在飛船艙體上以長距離跳躍（以至最后解開平安繩跳躍）的體例和時候競走，這是近似于《地心引力》里宇航員在空間站龐大殘骸上激烈摔打、艱難抓住艙體進入艙內，《火星救援》里宇航員扎破航天服以發生推力、最終獲救，等等片子的處置手法。

這些片子中的動作，在太空勾當的實際實踐中，以今朝人類的科技和生命保障程度，都是不被鼓動勉勵和許可的。一名當作熟的航天員，需要整個國度以數千數萬小時的時候當作原本培育，航天員在太空的任何行為，都需要有滿有把握的保障。所以這個部門，屬于是片子這門藝術基于實際的合抱負象和藝術夸張。

那么，就只剩下最后一個問題了。

馬飛修晴天線，還有時候和機遇返回艙內嗎？

航天員馬飛達到中繼天線位置后，片中呈現了一個主要的細節。指令長在通信頻段提醒馬飛“趕緊修晴天線，你還有充沛的氧氣含量可以回艙。”

什么意思？為什么會還有“充沛的氧氣含量”？

冗余設計。

前面提到了，出于平安考慮，飛船設計的原則各個環節是至少三套冗余系統。此時，指令長設心猿意馬的三分鐘倒計時已經到了，他為什么會對馬飛說“還有充沛的氧氣含量”？

只有一種詮釋。氧氣含量在數值顯示的規模之外，是還有設計余量的。簡單說，就是還有備份的氧氣。指令長發現了這一點。

原本已經扔失落平安繩的馬飛，可否當作功原路返回艙內，最大的障礙，是時候。

時候越少，航天員越輕易忙中犯錯。而茫茫太空，航天員幾乎沒有任何可犯錯的空間。一個動作掉誤，就會致命。

可以說，是無數在地面上、奮斗在航天事業一線的航天科學家和手藝人員，以他們無數次的預演、無數種平安方案試驗，在最不成能的絕境中，為馬飛爭奪到了貴重的時候，給了馬飛一個返回艙內的機遇。

若是你深知自上個宿世紀五六十年月以來，幾代中國航天人的艱辛支出、勤勉不易，就會對片子里涉及的所有這些細節，生發出更多更多更多的感到。

我相信導演確其實航天專業方面做了功課，設計出這些情節和細節。一個有影響力的片子，樸拙地標的目的不雅眾宣傳和稱頌了載人航天事業。這是我對它布滿敬意的原因。

發表于 2019-07-21 00:14
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