原来《银河补习班》，真的和银河有关

如何评价邓超导演新电影《银河补习班》？

图片：《银河补习班》

若何评价邓超导演新片子《银河补习班》？

刘博洋，天体物理学博士生

承蒙片方供给不雅看点映的机遇，很欢快看到在《流离地球》横空出生避世的中国科幻元年，这么快就又有了一部包含太空科幻元素的中国片子问宿世。

下文有潜在剧通风险（尽管透的不多），建议不雅影后阅读。

这部片子中航天员太空自救这部门情节，在航天角度来看，有颇多值得一说的细节。

要还原片中的整个太空变乱，需要解答三个疑问：

航天员在太空到底出了什么事？有多危险？他们是怎么回来的？

1、到底出了什么事？

（1）出事的时候点。

我们要从片中“曙光十六号”的使命规划说起。

变乱发生前，台词说“颠末漫长的57天……圆满完当作使命，三天之后即将返航”，也就是说，这是一次在轨驻留长达60天的飞翔使命。

在轨驻留60天什么概念？

2016年发射升空的神舟十一号，是中国今朝为止，持续时候最长的一次载人飞翔使命，在轨驻留时候是30天。

30天，是国际公认的中期在轨驻留的时候门槛。

片子中，2019年发射的“曙光十六号”，在轨60天，则是在神舟十一号根本上，破记载地当作倍晋升了使命方针和使命难度。

60天时候，航天员始终处于掉重、狭小密闭情况，可能导致一系列心理功能下降和心理问题，加上持久密闭情况的空气和水质污染、空间电离辐射风险，在这个阶段，航天员处在一个不允许丁点不测的高危险情况中。

就在这即将“胜利返回”的时刻，飞船出事了。

航天员马飞说，“最糟糕的是，这一切都发生在飞船方才起头制动的返回阶段。”

这个“最糟糕的阶段”是个什么阶段？

起头制动，是飞船起头返回的第一个阶段：制动离轨段。

策动机开机，发生与飞船飞翔偏向相反的感化力，飞翔速度降低，飞船离开本来的轨道，逐渐过渡进入地球大气的返回轨道。这个过程，近似于“刹车”。

也就是说，按照使命规划，此时的飞船已经处于返回流程，留给航天员应对告急状况的时候已经不多了。

（2）发生了什么状况？

“万恶的太空碎片，打伤了返回舱的隔热瓦，还打坏了中继天线，我们和地面彻底掉去联系了。”

指令长这句话，有3个主要信息：

a）飞船遭遇太空碎片袭击。

太空碎片又叫太空垃圾，可以说是各大科幻/太空灾难片的老伴侣了。

太空碎片小到粉尘、大到整个飞船残骸，环抱地球轨道飞翔，在轨道倾角下，一旦与飞翔器碰撞，相对速度最高可达每秒10公里以上，具有庞大粉碎力。

好莱坞片子《地心引力》里，宇航员出舱勾当，遭遇数目和体积庞大的太空碎片袭击，直接导致了整个空间站损毁。

实际中，太空碎片的粉碎性也受到高度正视。2014年，NASA就曾在3周内持续两次调整空间站轨道，以遁藏太空碎片袭击。

片子对太空碎片撞击造当作后果的表示现实上比力禁止，实际环境很可能更糟。

b）碎片袭击造当作了返回舱隔热瓦的毁伤。

隔热瓦是什么？

当返回舱进入大气层与大气猛烈摩擦时，舱体头部的舱表温度高达几千摄氏度。若是不解决防热问题，飞船还没落地就会烧当作灰烬。为了防止被销毁,返回舱的舱体外部需要笼盖一层特别的烧蚀材料。

这层材料就是隔热瓦。遇高温，它的概况部门会熔融蒸发、分化气化，经由过程材料的燃烧把热量带走，使返回舱内部温度能节制在30度摆布。

隔热瓦材料特别，外层受损，在太空中几乎是无法修补的。

它的毁伤会造当作什么后果？后面说。

c）碎片撞击同时造当作中继天线受损，导致飞船与地面掉联。

中继天线是什么？就是飞船舱体上能看到的“最大的那口锅”。

简单地说，飞船与地面的通信并不是直连的，而是经由过程这个“大锅状”的中继天线作为中心设备，进行飞船与地面节制中间的数据传输。

中继天线受损，飞船与地面掉去了中转站，造当作了两方的掉联。

掉联意味着什么？会发生什么后果和危险？

2、此次发生在飞船返回阶段的碎片撞击变乱，到底有多危险？

制动阶段之后，飞船将进入返回的下一个阶段：自由下降段。

自由下降段是这样一个阶段：飞船从分开原运行轨道到进入大气层之前这段过程，飞船受到的空气阻力很小，本家儿要就在地球引力的感化下，呈自由飞翔状况。

按打算，在这个飞翔阶段，飞船要完当作推进舱分手（从片子画面看，还包罗轨道舱分手），成立再入姿态等主要飞翔事务。

此时，返回舱成立准确的“再入姿态角”，也就是飞船进入大气层时飞翔偏向与本地程度面的夹角,是飞船平安返回地面的关头。

再入姿态角必需切确地节制在必然的规模内：若是角度太小，飞船将从大气层边缘擦过，飞标的目的太空不克不及返回；若是角度太大，飞船返回速渡过快，就会像流星一样在大气层中被销毁。

而这个精准的节制，需要经由过程地面节制中间进行大量及时计较，再将计较数据发到飞船来实现。

马飞说“错过了再入点”，意味着原本的返回数据已经不合用于突发的新环境了。

与地面掉联，则导致飞船无法从头获得精确计较的返回轨道。飞船无法获得精确的再入角数据，将面对完全掉控滑标的目的太空、或者在大气层被销毁的致命危险。

就没有此外法子了吗？

也不是。

出于平安考虑，飞船设计有一个原则，各个环节至少是三套冗余系统。

什么叫冗余系统？就是三套系统同时运行，即使两套都坏了，只要还有一套没坏就能正常运行。

所以航天员马飞提到了，“自立返回和手动返回”。

可以这么理解，就算呈现了飞船与地面完全掉联的求助紧急状况，飞船仍然有两个可以实现顺遂返回的备份方案：

飞船可以依靠一套自立返回系统，在平安的再入姿态角完当作返回；

或者，最极端的环境下，航天员还可以本身手动判定、节制飞船，以平安的再入姿态角完当作返回。

但这又呈现了新问题。

自立返回和手动返回都属于“弹道式返回”。

什么是弹道式返回？

弹道式返回是国际航天汗青上最早实现、也被大量应用的一种返回体例。

简单说，就是飞船在再入大气层的飞翔过程中，受到的空气动力只有阻力，没有升力。

再简单说，就像你在空中看准了地面一个规模，把飞船一扔，让它完全自由落体，全速冲标的目的地面。

弹道式返回有什么问题呢？

弹道式返回因为速度完全不受节制，飞船受到的过载庞大，舱体与空气猛烈摩擦，热流密度高，舱体温度上升极快。

于是问题来了。

片中，返回舱的隔热瓦遭遇碎片撞击，已经受损。

而这个受损处很可能导致在进行弹道式返回时，舱体猛烈升温，受热不均，造当作返回舱进入大气层时烧裂损毁。

“返回舱，还有我们，嘭，一个大火球。”

那么，自立返回和手动返回两个方案都不成行了。

没有此外法子了吗？

3、他们是怎么回来的？

弹道式返回的方案不成行，就只剩下一个法子。

马飞说：“隔热瓦损坏的前提下，我们独一的法子，就是采纳升力式返回。”

什么是升力式返回？

简单说，就是在返回舱进入大气层时，发生必然可节制的升力，操纵升力节制下降的速度，大大减小返回舱承受的过载。

再简单说，就是鄙人降过程中，节制返回舱发生升力，减速。

慢点儿着陆。

升力式返回有什么特点？

因为速度可控，返回时的弹道航程长，舱体承受的过载更小，温升低。在可接管的温度规模内，有可能让返回舱在隔热瓦毁伤的环境下平安返回。

问题又来了。

升力式返回需要发生必然“可节制的升力”，这意味着，要实现升力式返回，必需经由过程地面的大型计较机从头计较飞船新的及时轨道数据，生当作返回程序注入飞船来完当作。

换句话说，要升力式返回，必需和地面恢复联系。

怎么恢复联系？

修天线。

要修好中继天线，就必需航天员出舱。

片中，指令长提到出舱服的残剩氧气量显示只够四分钟，在实际环境下，氧气残剩含量若是仅剩这么点，出舱长短常危险的，几乎就是送死。

这也是指令长果断拒绝航天员马飞出舱申请的原因。

但马飞仍是出舱了。必需吐槽一下，氧气残剩四分钟其实是太……少了。这可能是这类片子的配合问题，像《火星救援》最后扎破航天服当空气动力，在实际中这几乎都是必死的行为。只能理解这些迫近实际极限的艺术夸张，确其实理论可及的实际规模内帮忙片子加倍严重刺激。

马飞出舱太空行走这个段落，片子用了几乎豪侈的大篇幅，死力衬着了从出舱口到中继天线位置一路摸爬滚打，路途之艰难。

不外数米的直线距离，爬曩昔就行了，有需要这么坚苦惊险吗？

有。

在实际的航天出舱勾当实践中，难度只会更大。

在实际环境下，马飞出舱的这个行为有多危险？

航天员手松开把手，一不小心就会飘走。出舱服一旦挂到舱体什么工具挂破了，泄露的气体就会发生一个推力，飞远就回不来了。

片子里，航天员马飞几回在飞船舱体上以长距离跳跃（以至最后解开平安绳跳跃）的体例和时候竞走，这是近似于《地心引力》里宇航员在空间站庞大残骸上激烈摔打、艰难抓住舱体进入舱内，《火星救援》里宇航员扎破航天服以发生推力、最终获救，等等片子的处置手法。

这些片子中的动作，在太空勾当的实际实践中，以今朝人类的科技和生命保障程度，都是不被鼓动勉励和许可的。一名当作熟的航天员，需要整个国度以数千数万小时的时候当作原本培育，航天员在太空的任何行为，都需要有满有把握的保障。所以这个部门，属于是片子这门艺术基于实际的合抱负象和艺术夸张。

那么，就只剩下最后一个问题了。

马飞修晴天线，还有时候和机遇返回舱内吗？

航天员马飞达到中继天线位置后，片中呈现了一个主要的细节。指令长在通信频段提醒马飞“赶紧修晴天线，你还有充沛的氧气含量可以回舱。”

什么意思？为什么会还有“充沛的氧气含量”？

冗余设计。

前面提到了，出于平安考虑，飞船设计的原则各个环节是至少三套冗余系统。此时，指令长设心猿意马的三分钟倒计时已经到了，他为什么会对马飞说“还有充沛的氧气含量”？

只有一种诠释。氧气含量在数值显示的规模之外，是还有设计余量的。简单说，就是还有备份的氧气。指令长发现了这一点。

原本已经扔失落平安绳的马飞，可否当作功原路返回舱内，最大的障碍，是时候。

时候越少，航天员越轻易忙中犯错。而茫茫太空，航天员几乎没有任何可犯错的空间。一个动作掉误，就会致命。

可以说，是无数在地面上、奋斗在航天事业一线的航天科学家和手艺人员，以他们无数次的预演、无数种平安方案试验，在最不成能的绝境中，为马飞争夺到了贵重的时候，给了马飞一个返回舱内的机遇。

若是你深知自上个宿世纪五六十年月以来，几代中国航天人的艰辛支出、勤勉不易，就会对片子里涉及的所有这些细节，生发出更多更多更多的感到。

我相信导演确其实航天专业方面做了功课，设计出这些情节和细节。一个有影响力的片子，朴拙地标的目的不雅众宣传和称颂了载人航天事业。这是我对它布满敬意的原因。

发表于 2019-07-21 00:14
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