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舱外航天服将在大气层燃烧消失

https://zylofonmediaonline.com/__proxy_domain/www.sina.com.cn  2008年09月27日09:30  南京晨报

  中国载人航天工程新闻发言人王兆耀26日在国新办举行的新闻发布会上宣布,神七航天员将于27日16时30分进行首次太空行走。这意味着,中国研制的“飞天”舱外航天服也将与出舱航天员一起暴露于太空中。

  在提前近观了“飞天”真面目后,记者请中国航天员科研训练中心航天医学工程总体研究室主任刘伟波、航天服研究室主任刘向阳、航天员选拔训练研究室主任吴斌等专家,解开舱外航天服之谜。据介绍,在本次“神七”飞行中,因为返回舱容积和重量受到限制,舱外航天服将和轨道舱(气闸舱)一起坠入大气层燃烧消失。

  舱内舱外服有何不同

  现场观察:电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带……躯干外壳上分布着各种仪器。一个只有汉语辞典大小的控制台里,集成了20多种阀门,每个阀门又是一个更精巧的开关集合体。在记者看来,这相当于把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。别说准确操作,光记住它们的位置都很难。那么,同样都是航天服,舱外航天服跟舱内航天服有什么不同?

  专家释疑:舱内航天服只保证压力,但舱外航天服什么都要管。飞船里的大多数功能,都要在舱外航天服里实现。总的来说,舱外航天服为航天员提供三方面的保障。一是辐射、真空、微流尘等环境的防护;二是生命保障,也就是要保持一个适合人生存的气体和温度湿度环境;三是良好的功效保障,保证航天员穿着舱外航天服能开展维修器材等太空作业。可以说,舱外航天服就是一个“穿在身上的飞船”。

  记者感受:世界上研制航天器的周期通常为7-10年,而中国的舱外航天服从立项到投入使用,用了4年时间。这是中国航天人创造的奇迹,也是神七飞船上最大的亮点。

  “坐”进航天服要15小时

  现场观察:在低压训练舱,记者目击了航天员穿上舱外航天服的过程———在工作人员的协助下,两名航天员小心翼翼地把双腿伸进航天服的下肢,臀部放在航天服的背包沿上,然后关闭背包门,像虫子钻进蚕蛹一样,把自己裹在了庞大的航天服中……整套动作,与其说是“穿”航天服,不如说是“坐”进航天服。

  那么,舱外航天服穿一次要花多长时间?

  专家释疑:在地面,穿上航天服的过程也就几分钟。但这之前的准备工作要花上不少时间:航天员在穿上贴身内衣后,首先要穿一件能够测量心跳、体温的生理背心,接下来是防静电的连体内衣,再用一层能给人体降温的紧身液冷服把人从头到脚包裹起来,然后戴上通讯装备,最后才穿舱外航天服。在天上,这个过程就更复杂了。从穿衣的准备工作到全部穿好,时间长达15个小时。

  记者感受:航天员体能要求之高,是因为地上一个小小的动作,在天上都非常费劲。国际空间站里维修航天器的那些航天员参加奥运会的话,估计拿全能冠军没问题。

  舱外服将留在轨道舱里

  现场观察:飞船发射前,舱外航天服是打包固定在轨道舱壁上的。这可不是简单的“打包”———为了牢牢固定好航天服,使其不受上升段超重、过载的力学环境影响,工作人员用上了钢丝、绳子、螺丝等各种办法,可谓“五花大绑”。

  那么,完成出舱任务后,舱外服怎么进行再次“打包”?它随返回舱一同返回地面吗?

  专家释疑:启封舱外航天服的确非常复杂。“舱外服启封”项目分为21个操作单元,其中仅仅是“解开舱外服的包装物”就包含了12个大步骤,每个步骤又分为数十个动作。航天员需用钳子、扳手等工具,才能把衣服打开。所以,出舱任务完成后,要再“打包”就很难了。由于体积、重量的限制,这次我们的舱外航天服不随飞船返回,而是留在轨道舱里,日后随轨道舱的坠落而烧毁。

  记者感受:把价值3000万元人民币左右的舱外航天服留在天上,想想都觉得可惜。不过,这套服装一旦顺利完成出舱保障,也就完成了最重要的使命。但是,随返回舱回到地面的,将是比舱外航天服本身更宝贵的技术和经验。

  243个故障模式应对出舱

  “保障航天员出舱活动安全顺利,是我们飞控指挥的重中之重。”北京航天飞行控制中心轨道室主任李剑日前说,“我们设立了9本预案、243个故障模式,应对航天员出舱过程中可能出现的意外情况。”

  根据其他国家开展载人航天和舱外活动的经验,航天员上天后一般3到4天才开展出舱活动。但根据安排,我国执行神七任务的航天员第3天就要出舱活动。“这无论是对航天员的身体,还是对飞船、测控等各个系统,都是一个巨大的挑战。”李剑说,在北京飞控中心设立的243个故障模式中,涉及了航天员身体、飞船、测控通信等方面。“凡是能够想到的,我们都做了预案。”李剑说。据新华社

  心理冲击

  考验出舱航天员

  “一打开舱门,面对茫茫太空,心理上将不可避免地受到巨大冲击。”航天员系统副总指挥、中国飞天第一人杨利伟26日告诉记者,在神七航天员进行太空行走准备的过程中,他最关心航天员的心理状况。

  杨利伟说,在航天器自动化程度很高的情况下,制约任务成败的因素更多地来自心理而不是操作上。尤其是在出舱活动这样对航天员自主性要求更高的任务中,航天员的心理状态会在很大程度上影响执行任务的能力。

  “比方说,一旦飞船自动控制失效时需要航天员手动操作,有的航天员几分钟就可以驾驶航天器找到地球,有的人则会越跑越远。”杨利伟说。针对出舱活动,神七航天员的选拔和训练特意加大了心理素质的比重。在长期观察基础上建立的心理素质档案记录和一系列标准测试,被用来考察航天员的心理素质是否满足任务要求。“我们总的要求是,航天员在处置特殊情况时必须临危不惧、不慌不忙,能够有序地解决一些复杂的问题。”杨利伟说。据新华社

  太空行走如何保证安全

  航天员太空行走,意味着要从飞船内近似于地面的大气环境进入太空的高真空、强辐射环境,也意味着航天员要离开飞船,独自在失重的太空中“行走”。如何保证出舱航天员的安全?

  航天员系统总指挥、总设计师陈善广说,最重要的安全装备是舱外航天服。供氧、供电、空气流通、话音支持……飞船能实现的大多数功能,都集中在了小小的舱外航天服里。可以说,舱外航天服就是一个穿在身上的小型飞船。在舱外航天服的保护下,航天员看似“暴露”在太空里,其实是置身于一个具备适合人生存的气压、大气成分和温度湿度等要素的小环境中。

  针对太空行走中危险之一———航天服泄漏,陈善广说,舱外航天服所有的设计都是双备份,甚至达到三重备份。比如,一旦发生泄漏,除了主氧瓶,航天员还能用备用氧瓶,即使二者都失效,还有引射器和应急供氧装置保证航天员的安全。

  中国的舱外航天服是没有动力装置的。那么,航天员一旦脱离飞船,岂不是很容易消失在茫茫太空中、成为“太空飞人”?不用担心,航天员身上系着“安全带”。

  记者在神七发射前参观舱外航天服时看到,舱外航天服胸甲右下侧伸出了两根一长一短的橘黄色安全系绳。这不是普通的绳子,它们内部有弹簧,最长可拉至3米,能够承受一吨的拉力。绳的另一端是两个挂钩,太空行走的每一步之前,航天员都要先在轨道舱壁的扶手上固定好安全系绳的挂钩,一根固定好了,另一根才能改变位置。

  除此之外,航天员腰部左侧还有一根与飞船相连的8米长的“电脐带”。名如其形,这根带子就像母亲子宫里的脐带,连着孩子和妈妈。

  “电脐带用于传输航天员生理参数。这个功能用无线方式完全可以实现,我们之所以采用有线,是把它作为安全系绳的备份。”陈善广说,这些安全措施,也是国际上太空活动的通行做法。据新华社

  揭秘神七飞船轨道舱

  “神舟七号飞船研制的大部分挑战和特色,来自于气闸舱研制。”飞船系统总设计师张柏楠接受采访时说。什么是气闸舱

  神舟七号飞船和以往一样,也是推进舱、返回舱、轨道舱的三舱结构。为了完成航天员出舱活动,轨道舱经过改进,既保留了航天员的生活舱功能,又充当出舱活动需要的气闸舱。气闸的功能类似于长江三峡大坝的船闸,不同的是船闸用来调节水位高度,气闸舱用来调节气压。

  航天员出舱前,气闸舱能够快速泄出空气,使舱内压力接近真空状态下的零气压;航天员返回后,气闸舱又能快速恢复压力至一个标准大气压。气闸舱内还必须配置其他支持航天员出舱活动的设备设施。一个全新的设计

  尽管是在神六轨道舱基础上进行修改,但“牵一发而动全身”。神七的轨道舱(气闸舱)实际上已经是一个全新的航天器。

  从外形上看,去掉了一对太阳帆板,顶部安装了多个圆球形的气瓶,还捆绑了一个伴飞小卫星。从内部结构上看,配备了复压气瓶、两套舱外航天服、泄复压控制设备和出舱保障控制台等舱载支持设备,同时还提供了睡袋、食品加热、个人生活用品和个人卫生装置等生活设施。

  气闸舱为此进行了全新设计,从电路的排布、防热的措施、火工品的设计、软硬件系统的接口等都要重新开始。它在结构强度、振动、热真空等极端环境试验一个都不能少。每个部件都有学问

  重达120公斤的舱外航天服极其精密,为了确保飞船发射过程中加速度和振动不会损坏航天服,气闸舱内专门研制了航天服支架。为了解决振动响应问题,支架和航天服之间采取多点固定;为给航天员更多活动空间,支架可以根据需要折叠和展开;考虑到失重状态用力困难,支架接口增加了辅助设备,使航天员能够轻松翻转支架……

  出舱舱门虽然只有20公斤重,却有170多个零部件,单是一个门轴就反复研制3次。门轴的设计可方便航天员将门打开到任一位置停住。气闸舱有9个氧气瓶,其中2套航天服各使用3个,另有3个是舱载气瓶。正常情况下用不到这么多氧气瓶,数量多一点是为了应对异常。

  舱外顶端的伴飞小卫星,紧挨着5个复压气瓶。为防止释放小卫星时所产生的碎片可能会像子弹一样打到气瓶,科研人员还给气瓶穿上防弹衣。另外,气闸舱内的有线和舱外无线通信系统、出舱活动操作显示界面、照明灯、摄像装置等设备都充满了设计师的智慧。据新华社

  晨报特派记者黄益综合新华社

  作者:/来源:南京晨报


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