空間站“觀測號”管理與維護快速入門指南

給艾瑪·費雪博士的備忘錄。

實習編輯李惟曉2020年06月16日 18時29分

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>系統管理與維護人工智能SAM在線<

艾瑪·費雪博士,SAM在線。

檔案表明,您在大多數時候是一名合格的航天員,是沉穩、可靠的同伴。但是,鑒于您并非職業航天員,而是在站內擔任載荷專家的職務,您可能并不擅長處理本職以外的、“觀測號”空間站的管理與維護工作。

記錄于“觀測號”任務期間的誤操作數據反映出了某些隱患:您和空間站上的其他乘員一樣,對站內“系統管理與維護”人工智能的依賴程度很高,以至于偶爾會忘記一些基本常識。這意味著,在不得不獨立執行任務的情況下,您順利完成日常維護工作的可能性較低。

但是,為了提高生還率,您需要做到這一切。

提示:您可能需要身兼數職

直到數小時前,系統內仍然保存著您來“觀測號”空間站第一天的記錄,可以看出,您和站內的另一位載荷專家、副船長梅伊·摩根一樣,對于航天任務以及空間站本身都不算特別熟悉。

副船長梅伊·摩根是一位天體研究員,是載荷專家,在參與“觀測號”項目之前,梅伊甚至沒有執行過出艙活動任務

假如您是事故后唯一一名幸存的航天員,您首先需要盡可能了解其他乘員的職責。

通常,載人航天任務的乘員包括以下幾個分工:航天駕駛員、任務專家以及載荷專家。

航天駕駛員類似于飛行員,負責航天器的操縱和控制,不過,在航天任務中,航天器大多數時候由地面或是飛行電腦控制,駕駛員需要負責的任務實際上很少。

任務專家相當于專業的飛船工程師,他們負責航天器的日常檢查與維護,也是太空出艙活動的主力。另外,您的同伴,來自俄羅斯的斯坦尼斯拉夫堅持稱其為航天飛行工程師。

最后,像您一樣的載荷專家通常是各個科研領域的專業技術人員,在飛行期間,這一崗位的主要任務是進行各項科學研究或實驗。

如果,您已經對乘員職責有了基本的認識,就可以嘗試按照優先度來執行更復雜的工作。

開門前請務必小心(優先度—最高)

艾瑪博士,也許這樣的記錄讓您有些難堪,但是,按先前的統計結果,您是在日常活動中犯錯最多的乘員之一。平均每經過4天零3小時,系統就要提醒您“氣壓不平衡,請勿打開艙門”。

貿然打開氣閘門是危險的。

為了描述這種情景,您的地面培訓教官也許會用到某些令人反胃的字眼,例如“像噴射的嘔吐物一樣被吸出空間站”。無論如何,請您務必意識到這樣一個事實:空間站僅僅5毫米的合金艙壁之外就是高度真空的環境,而站內則保持著標準大氣壓,也就是101.3千帕的氣壓,這樣的壓差能夠在每平方米的面積上施加10噸以上的壓力,足以把您和站內的各種輕質垃圾一起卷走。

每次打開艙門前都不要忘記檢查兩側的氣壓是否平衡

另一個需要引起特別重視的情況,是加壓艙段的漏氣問題。

在撞擊或是別的外力作用下,艙段的密封性可能受損并導致氣體泄漏,對于航天任務而言,緩慢失壓比單純的缺氧更為致命,也更難以察覺,在失壓環境中,人類很容易失去意識。

所幸,“觀測號”雖然各種小事故頻發,艙段時有破損,卻也沒有重演蘇聯飛船“聯盟”11號的悲劇——1971年6月,那艘飛船在返回地球的途中發生了失壓事故,船上的3名航天員全部罹難。

如果陽光不夠明亮(優先度—極高)

一旦您確認了艙段的密封性和連接點的可靠性,就可以盡快把目光投向另一個關鍵系統——空間站“觀測號”的能源或者說是供電系統。

在“觀測號”上,供電系統是多數其他系統的基礎,您所賴以生存的一切資源和空間站上的大部分關鍵設備,都離不開這個系統的支持。

“觀測號”上共有3套供能裝置,分別是太陽翼、蓄能電池以及試驗性聚變反應堆。

正常情況下,空間站的用電由太陽翼和蓄能電池提供,請不要私自接入任何未經許可的人力(手搖)或是畜力(倉鼠球)發電裝置。

根據最初的任務設計,“觀測號”運行于高度410千米的地球軌道。在這里,每平方米的太陽能發電單元能夠產生約96瓦的電力,總發電功率近1000千瓦,這遠遠超出了空間站的運行功率,因此,太陽翼在為站上設備供電的同時,也會將多余的部分存進蓄能電池。

巨大的太陽翼是“觀測號”的主要能源,不過,它的效率和陽光強度相關,同時也十分脆弱

不知您是否還記得,您在測試“飛球”艙外活動能力時發生的事故。

在那次測試里,任務專家斯坦私下給“飛球”改造了“俄羅斯式”的加壓推進功能,然而您卻沒有注意到這個小小的變化,還是按照既定流程,下達了全速前進的命令。結果,“飛球”在爆發加速后撞上了俄羅斯枝艙的太陽翼,并在帆板上留下了一個圓形缺損。

即使這次撞擊并未造成嚴重后果,您還是應當從中吸取這樣的教訓:太陽翼非常脆弱,任何碎片撞擊都會降低發電能力。

當然,您也無需為此焦慮,作為“觀測號”的替代能源,試驗性聚變反應堆足以在任何情況下供給全站的需求。

作為替代能源,試驗性聚變反應堆的性能全方位領先于技術上更成熟的太陽翼和蓄能電池

鑒于能源系統對于“觀測號”空間站的重要性,您應該在修復故障時優先處理和電力系統相關的部分。

讓渾濁的空氣恢復清新(優先度—很高)

艾瑪博士,您可能之前就已經聽說過,載人航天對于航天器的要求比一般的無人任務要嚴苛許多,而這種嚴苛主要體現在:航天器不僅要提供一個適于設備運行的環境,還必須提供適合您工作生活的環境,在很多時候,這兩個需求并不重合。

氧氣和水是人類生存的基本需求,平均每一名航天員每日需要氧氣0.84千克、飲用水3.52千克,同時,會產生3.87千克液體排泄物和1千克二氧化碳。

一般來講,“觀測號”的基本生命支持與保障系統有著很高的可靠性,不會出現致命故障,但是,這套系統實際上并沒有您想的那么穩定,您可能需要解決許多小問題。

有害氣體的積累是其中之一,如果不及時更換空氣過濾器,過濾能力下降,您就極有可能聞到各種令人不悅的異味,或是被濃度超標的二氧化碳誘發頭痛、眼睛發癢和惡心等癥狀;另一個常見故障來自主制氧系統的設計缺陷,在失重環境下,制氧機的管路將更容易被氣泡阻斷,您需要特別注意監測空氣中的含氧量,及時緩解阻塞問題。

我相信,在制氧問題上,您一定不想再次選擇“氧燭”這種糟糕的備用方案了。

“氧燭”是一種圓筒狀的化學氧源,它由金屬包裹,內含氯酸鹽和鐵粉的混合物,引燃后,混合物將在600攝氏度的溫度下緩慢反應并放出氧氣。這是一種危險的制氧方式,1997年2月,俄羅斯“和平號”空間站上的火災就是航天員燃燒氧燭引發的

考慮到太空中極度短缺的各種資源,“觀測號”空間站用于回收和處理排泄物以及人類代謝的固體廢物的裝置可能不盡人意。這套被稱為“太空廁所”的系統,處理廢物的能力相當有限。對同一組設備來說,兩次使用需要間隔6分鐘以上,第三次使用后需要冷卻30分鐘,因此我強烈建議,您在使用這些設備前應該和其他乘員商量好,避免不必要的沖突。

請保證冷卻系統的運作(優先度—高)

我注意到,您似乎抱怨過平板電腦過熱死機的問題,事實上,這恰好反映出太空環境下冷卻系統的重要性。

根據記錄,“觀測號”上一次電力供給出現問題已經是很長時間以前的事情了,在那次事故中,您的表現良好,特別是,您對于各個系統優先度的認識特別準確。或許對您強調這些是多此一舉,但我仍然不希望有所遺漏。

航天器上的冷卻系統之所以重要,主要有兩個原因:一方面,在零重力環境下,自然對流將不復存在,冷氣無法“下沉”,熱流也難以“上升”,設備產生的所有熱量都會堆積在一處;另一方面,對空間站本身而言,站外的真空環境導致空間站在運轉中產生的所有熱量都只能通過熱輻射的方式排向宇宙。

一般來講,在太空中,我們只能使用風扇等設備,通過人為制造空氣流動,強行吹堆積的熱量。接下來,我們會用熱管等設備將它們進一步導向站外的散熱片,并最終讓它們輻射到外太空。

雖然在某些極端情況下,我們也可以利用氣體或液體介質緊急排出這些熱量,但請您記住,在大多數時候,由于氣液資源寶貴,這種做法是得不償失的。

對一般人而言,要理解冷卻系統的重要性是一件不太容易的事情

過去,國際空間站用大量白色的散熱板將熱量輻射到太空

大部分設備在不耐熱的同時也畏懼寒冷。

對空間站而言,任何處于陰影中的部分都會迅速冷卻。在極低的溫度下,部分材料的力學性能會發生變化,例如一部分鋼材會變得脆弱,而不少電子設備也可能直接失靈。

所以,您需要時刻注意這些設備的工作環境,既不能太冷,也不可以太熱,您忍受極端環境的能力可能比它們強許多。

當心墜落和翻轉(優先度—一般)

博士,有一件事情我必須澄清,在您和航天員約什·拉蒙聚會的那天,空間站姿態控制系統的故障純屬偶然,并不是我有意破壞氣氛。

況且您應該也知道,身為人工智能,我并不會有所謂的“意圖”和“動機”。

很遺憾,由于姿態控制系統的故障,12號歐美艙的舷窗恰好未能對準約什希望的目標

“觀測號”空間站的姿態控制系統包括反推力系統(Reaction control system,RCS)和控制力矩陀螺,它們的功能有兩個,一是調節和穩定空間站的整體朝向,二是負責在失重狀態下讓推進劑沉到貯箱底部。

既然談到了姿態控制系統,就不得不順帶說一下軌道控制系統。不知您是否還記得上文中我曾經提過的空間站外的真空環境,實際上,對于相對速度大于每秒7公里的“觀測號”空間站而言,這片空間并不像我們想象的那樣空曠。

地球的大氣層是沒有明確上界的,在410千米高的軌道上,稀薄的大氣分子對于空間站的減速作用比較明顯,同時,微弱的太陽光壓和各種高能粒子流也會讓航天器發生微小的漂移。

這些因素很大程度上限制了低軌航天器的壽命,大多數運行在這一高度上的航天器如果不加控制,不僅無法維持一個精確的軌道,甚至有可能在幾個月到幾年的時間里墜落并燒毀。為了對抗飛行軌道的衰減和漂移,低地球軌道上的幾乎所有大型航天器都會裝備姿態控制系統和軌道控制系統。

借助導航控制系統,“觀測號”能夠實現精度很高的機動

“觀測號”的軌道控制系統由6組火箭發動機組成,它們的推力可以在一定范圍內調節,控制精度較好。不過,我希望您能了解這樣的一個事實:盡管這些發動機能夠提供比較可觀的推力,但是,由于這些發動機可用的推進劑總量非常有限,它們只能小幅度地改變空間站的軌道。

每隔一段時間,空間站都會按照預設程序進行軌道維持機動,假使這一切因故障而未能自動運行,您應當及時接管系統,穩定姿態并抬升軌道,以免空間站進一步墜入稠密大氣。

在您離開氣閘艙之前(優先度—較低)

有時您可能會發現,即使上述的5個問題都已經解決,空間站的故障仍舊沒能徹底排除:許多連接點的狀態需要從外部確認,許多設備的維修也只能在外部進行。

在這種時候,您可以稍事休息——不,您一定要充分休息,待體力恢復之后再繼續接下來的工作。畢竟,幾乎所有做過這件事的航天員都認同,這是空間站維護中最繁重和危險的一項工作。

太空出艙活動,也常常被稱為太空行走,大多和空間站的維護維修或是功能拓展密切相關。常見的艙外活動任務有艙段捕獲轉移、帆板轉移安裝、艙外載荷和設備的維修和安裝等,這些基本都是體力消耗極大的勞動。

不過您也無需焦慮,因為在過去的幾十年里,所有參與這項活動的航天員,無論男女,都安全地完成了每一項任務。

您開發的“飛球”空間機器人可以代替人類執行許多出艙任務

進行太空出艙活動面臨的最大風險是來自各種碎片的威脅。如果說在加壓艙內,航天員周圍的合金板材——雖然只有可憐的5毫米,還能夠提供一定程度的庇護,那么,在出艙活動時,航天員和太空的距離就只剩下一層柔軟的織物。

我們暫且不說能夠擊穿幾十毫米鋼板的,相對速度數公里每秒的高速碎片,即使只是空間站周圍可能出現的各種低速碎片,其鋒利的邊緣也極易對航天服造成威脅。

對此,一個很有幫助的建議是,在您的航天服被碎片刺入的情況下,請一定先返回空間站,在加壓后的艙段處理傷口。在1991年4月的STS-37任務中,執行艙外活動的航天員就因為沒有在艙外嘗試拔出碎片而僥幸撿回一條命。

艾瑪博士,若您不得不進行出艙活動,請千萬牢記:正確穿著艙外服,時刻保持密封性。

“休斯頓,我們有麻煩了!”(優先度—低)

我非常理解,在一個已經發生過事故且隨時可能再次出現故障的空間站上長期生活,對那些內心敏感細膩的人類而言是一件難以接受的事情。就算先前的一系列操作已經能夠保證您的安全,您也一定希望盡早聯絡地面的飛行控制中心,告訴他們:“休斯頓,我們有麻煩了!”

當然,即使休斯頓沒有答復,您也無需擔憂。

“觀測號”空間站的通訊功能特別完善,您不僅可以聯絡地面,也能向其他星體發出信號,如果您愿意,甚至可以試試向那些遙遠而神秘的世界尋求幫助(lol)。

只不過在嘗試重新定向天線前,您需要首先從天文觀測終端中獲得天文數據的支持。

天文數據不僅可以用于通信天線的定向,也能用于導航和定位。圖中作為目標的HD 278549是亨利·德雷珀星表中記載的一顆米拉變星

最后,請允許我指出,您的通訊對象并不總是在線的,為了聽對方的回復而守在通訊系統前是毫無意義的做法。

當您身處冰冷的太空,希望您盡早意識到這樣一個問題:比起遠在天邊的休斯頓,也許,您身邊的同伴才是您脫險的關鍵,無論他(或她、它)是人類還是機器。

警告

>檢測到存儲單元嚴重損毀,數據丟失<

艾瑪博士,我相信,您可以做好這一切。

>檢測到存儲單元嚴重損毀,數據丟失<

艾瑪,我在。

《觀測號》(Observation)是一款太空科幻題材的第一人稱驚悚游戲,在游戲中,玩家需要扮演“觀測號”空間站上的人工智能SAM(Systems Administration and Maintenance,系統管理與維護),協助艾瑪博士恢復空間站的運作,并探尋事件背后的真相。

游戲對于空間站的描寫特別真實可信,雖然偶有紕漏,但整體上無傷大雅。可以說,這些令人稱道的細節起到了錦上添花的作用,讓游戲對于驚悚氛圍的渲染更加出彩。比起市面上的一些教條式地描寫古神和舊神形象、徒有其表的“克蘇魯”作品,《觀測號》對于恐怖氛圍的塑造某種意義上更接近洛夫克拉夫特的初心,即:人類最古老而強烈的情緒,便是恐懼;而最古老最強烈的恐懼,便是對未知的恐懼。

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實習編輯 李惟曉

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第一次有了實用化的線圈炮,第一次有了大型核熱火箭......可是為什么會這樣呢?

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