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“神七”氣閘艙:一“艙”兩用 兼管生活和出艙

2008年09月27日 18:13 來(lái)源:中國(guó)新聞網(wǎng) 發(fā)表評(píng)論

  中新網(wǎng)9月27日電 題:氣閘艙:一“艙”兩用 兼管生活和出艙

  作者:黃希

  “軌道艙的功用如果用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)概括的話(huà),一是為航天員提供生活和工作支持,二是作為航天員出艙的氣閘艙來(lái)使用!敝袊(guó)航天科技集團(tuán)空間技術(shù)研究院總體部的一位設(shè)計(jì)師這樣向記者概括軌道艙的功用。

  由于此次神舟七號(hào)飛船的任務(wù)增加了一項(xiàng)“出艙”使命,使得軌道艙的“氣閘艙”功能格外引人注目。

  出艙:“小隔間”內(nèi)完成空間環(huán)境和載人環(huán)境的切換

  讓我們先簡(jiǎn)單模擬一下航天員即將出艙工作的場(chǎng)景:兩位航天員需要在氣閘艙內(nèi)完成出艙前的各項(xiàng)準(zhǔn)備——兩位航天員相互幫助穿好艙外航天服。此時(shí)的軌道艙需要完成在空間環(huán)境和載人環(huán)境的切換,一個(gè)“過(guò)渡間”能夠提高飛船的安全性,并使航天員最大程度地減少身體的不適應(yīng)感。

  很多出入總裝測(cè)試廠(chǎng)房的人都有過(guò)“吹風(fēng)”的感受:在進(jìn)入廠(chǎng)房之前,必須要進(jìn)入一個(gè)“小隔間”——風(fēng)淋間去塵,一道門(mén)連接室外,一道門(mén)連接總裝廠(chǎng)房,實(shí)現(xiàn)室外環(huán)境和廠(chǎng)房?jī)艋h(huán)境之間的過(guò)渡。經(jīng)過(guò)“吹風(fēng)”除塵程序后,就意味著過(guò)渡間環(huán)境已經(jīng)轉(zhuǎn)為廠(chǎng)房狀態(tài)了。

  氣閘艙的原理和這個(gè)“小隔間”有異曲同工之妙,只不過(guò)氣閘艙通過(guò)泄壓和復(fù)壓過(guò)程實(shí)現(xiàn)了空間環(huán)境和飛船載人環(huán)境的過(guò)渡。為此,軌道艙要具備泄復(fù)壓功能,即完成從軌道艙到氣閘艙的轉(zhuǎn)變。

  據(jù)設(shè)計(jì)師介紹,“氣閘”一詞源自英文“airlock”,“直譯就是鎖住空氣的意思。當(dāng)人要走出飛船進(jìn)入太空,為了減少空氣的逸散,建一個(gè)小隔間,先開(kāi)一扇門(mén),進(jìn)入隔間后把這扇門(mén)關(guān)上,再把另一扇門(mén)打開(kāi),走出隔間。從太空返回飛船的過(guò)程與之相反!

  要想把軌道艙改進(jìn)成為氣閘艙,需要有兩個(gè)必備條件:一是密封;二是要有泄復(fù)壓功能,即把“小隔間”內(nèi)的局部環(huán)境變?yōu)榭臻g環(huán)境和恢復(fù)為載人環(huán)境。對(duì)于此次神舟七號(hào)飛船而言,艙體的密封是成熟技術(shù)的繼承。作為此次出艙活動(dòng)前的“準(zhǔn)備活動(dòng)”,“泄壓”的成功與否,將直接決定航天員是否能夠按計(jì)劃出艙。

  一套由閥門(mén)、管道等零部件組成的泄壓裝置將執(zhí)行“泄壓”重任!靶箟翰⒉皇呛(jiǎn)單地把空氣排放到空間,我們需要通過(guò)大量的分析計(jì)算和地面試驗(yàn)來(lái)找到泄壓過(guò)程中最佳速度和壓力控制點(diǎn)。”據(jù)設(shè)計(jì)師介紹,艙內(nèi)的氣壓要始終和航天服的狀態(tài)相協(xié)調(diào)。由于航天員在這個(gè)過(guò)程中將完成穿好艙外航天服的操作,所以從一個(gè)大氣壓到泄壓完成是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

  “人在快速減壓環(huán)境下容易得減壓病。所以在降壓的過(guò)程中,航天員有一個(gè)吸氧排氮的過(guò)程。航天員在穿航天服時(shí)吸純氧,需要約半個(gè)小時(shí)的時(shí)間來(lái)置換血液里的氮。這之后再減壓就安全了!痹O(shè)計(jì)師介紹,在“泄壓”之前,航天員和航天服與外界的壓力一致,“泄壓”之后,航天員穿著航天服站在艙內(nèi)接近零壓力的環(huán)境下,也就是相當(dāng)于站在太空環(huán)境下。

  完成“泄壓”操作后,穿好艙外航天服的航天員就已經(jīng)為出艙活動(dòng)“整裝待發(fā)”了。

  與出艙過(guò)程相反,航天員從太空回到飛船內(nèi),要經(jīng)歷一個(gè)“復(fù)壓”步驟。與“泄壓”類(lèi)似,“復(fù)壓”過(guò)程也要分階段進(jìn)行,與航天服狀態(tài)相協(xié)調(diào)。此次神舟七號(hào)飛船攜帶了五個(gè)高壓氣瓶:它們的功用是等航天員回到氣閘艙時(shí),將艙內(nèi)的氣壓從“零”恢復(fù)到一個(gè)大氣壓狀態(tài)。

  艙外:“天地”協(xié)同 “幫手”云集

  航天員30分鐘的艙外活動(dòng),對(duì)于航天員和地面操作人員而言,是“雙重考驗(yàn)”。

  艙外航天員需要在另一位航天員的配合下按計(jì)劃完成試驗(yàn)項(xiàng)目,地面人員則要保證“天地”聯(lián)系暢通并提供必要的支持。通信設(shè)備、照明設(shè)備、操作界面、攝像機(jī)……任何一個(gè)細(xì)節(jié)都直接影響出艙活動(dòng)的成敗。

  航天員上天后,航天員與航天員之間,航天員與地面需要進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。為確?煽康耐ㄐ怕(lián)絡(luò),航天服腰際的一個(gè)類(lèi)似于繩子的電臍帶的裝置用于實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)方式的“天地對(duì)話(huà)”,同時(shí)還有艙外服通信機(jī)可以無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行通話(huà)。兩套通信裝置將確保航天員與地面的有效溝通。

  航天員出艙前的“泄壓”以及艙外航天服的穿著這兩個(gè)關(guān)鍵程序都需要航天員自己來(lái)完成。這個(gè)操作界面就是“出艙保障控制臺(tái)與服裝控制臺(tái)”。

  設(shè)計(jì)師們根據(jù)泄復(fù)壓和航天服準(zhǔn)備的需要,事先設(shè)計(jì)了操作程序。航天員將按照程序要求完成操作。設(shè)計(jì)師告訴記者,為了保證萬(wàn)無(wú)一失,所有的操作都要事先備有預(yù)案。指令控制和手動(dòng)操作相結(jié)合,確保航天員及飛船安全。

  安裝在飛船艙外的照明燈將為艙外活動(dòng)提供照明。這個(gè)專(zhuān)門(mén)為適應(yīng)艙外環(huán)境設(shè)計(jì)的LED燈組,具備在“高真空、高低溫”環(huán)境下工作的特性,確保在特殊環(huán)境下可靠工作。照明燈的亮度、照明范圍都有嚴(yán)格的要求。

  相比于之前的神舟飛船,此次“神舟七號(hào)”在攝像裝置上配置更加“嚴(yán)密”:首次增加了兩個(gè)艙外攝像機(jī)。這兩個(gè)艙外攝像機(jī),確保地面對(duì)航天員的“艙外活動(dòng)”能盡收眼底。同時(shí)地面操作人員將根據(jù)拍攝實(shí)況來(lái)支持航天員的艙外活動(dòng)。

  艙外航天服的運(yùn)輸和安裝也是此次攻克的一個(gè)難點(diǎn)!熬拖裎覀兂鲞h(yuǎn)門(mén)一樣,我們帶的西裝在旅途中是一個(gè)打包狀態(tài),到了目的地后,要穿這件西裝,我們需要把它打開(kāi)。這樣西裝又是另一種狀態(tài)了。對(duì)于艙外航天服而言,也存在這兩種狀態(tài)!痹O(shè)計(jì)師風(fēng)趣地說(shuō),艙外航天服的主材料是鋁材料的,此外還有軟材料,既要保證氣密性,又要保證強(qiáng)度。運(yùn)輸時(shí)不能損壞航天服的支架,展開(kāi)時(shí)又要充分考慮到艙內(nèi)的空間,既能讓航天員順利的“著衣”,又保證操作不受影響。

  由于航天員要在空間失重狀態(tài)下穿著航天服,需要對(duì)艙外航天服進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓潭。“根?jù)多項(xiàng)地面試驗(yàn),我們?cè)谲壍琅搩?nèi)安裝了固定的安裝點(diǎn)和懸掛點(diǎn)。確保航天員出艙前能夠順利地穿上艙外航天服!

  在很多宣傳冊(cè)上,航天員背負(fù)的一個(gè)“行囊”讓很多人感到好奇!斑@其實(shí)就是航天員自帶的一個(gè)空調(diào)。”設(shè)計(jì)師形象地說(shuō)道。“這個(gè)行囊將完成供氧、散熱等功能!

  “我們所做的一切,都是讓航天員時(shí)刻處在一個(gè)正常的環(huán)境下。由于人命關(guān)天,我們所有的工作都必須是100分!

編輯:張?jiān)征搿?/div>
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