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“飞天战袍”为出舱护航 保障3年15次出舱运动

发表时间:2021-08-26

  筑梦“太空之家”——中国空间站建设记⑨

  “飞天战袍”为出舱护航

  本报记者 刘 峣

  8月20日14时33分,经由约6小时的出舱活动,神舟十二号航天员乘组亲密合作,美满实现出舱活动期间全体既定任务,航天员聂海胜、刘伯明平安返回天和中心舱,比原打算提前了约1小时,空间站阶段第二次航天员出舱活动获得圆满成功。

  8月20日,神舟十二号乘组航天员聂海胜、刘伯明身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服,先后从空间站天和核心舱节点舱成功出舱,并顺利完成第二次出舱活动的全部既定任务。

  太空之中,“飞天”舱外航天服分外亮眼。舱外航天服是航天员的“飞天战袍”,也是履行出舱活动的“护身铠甲”。在第二次出舱活动中,舱外航天服的功效机能得到了进一步测验,展示了中国载人航天的实力。

  提供环境防护和生命保障

  舱外航天服相称于一个微型载人航天器。虽然看上去貌不惊人,但它是航天员生命安全的保障,代表着高科技范畴的尖端技术,是一个国度载人航天实力的主要体现。

  出舱运动危险极高。1965年,太空行走第一人、俄罗斯航天员阿列克谢·列昂诺夫第一次出舱时就因气压差问题导致航天服膨胀,险些无奈返回舱内。太空中的环境极为恶劣,为了抵抗强辐射、高下温等不利前提,舱外航天服必需为航天员供给保险有效的环境防护、密闭空间的环境把持跟性命保障。

  2008年,在神舟七号任务中,中国航天员翟志刚身着“飞天”舱外航天服,首次胜利实现出舱活动。与神舟七号义务比拟,空间站任务中的航天员要进行长时光的舱外操作,这对舱外航天服的性能提出了更高的请求。

  据专家介绍,新一代“飞天”舱外航天服进行了大批改进与升级,安全可靠性更高、支持舱外活动的时间更久、测试维修性更强。中国航天员中央航天服工程室主任、航天员系统副总设计师张万欣说,新一代舱外航天服在3个方面进行了重要改良:一是转变了结构布局设计;二是进步了服装的寿命;三是提高了人服才能。

  新一代舱外航天服高2米左右,重100多公斤。固然看上去很厚重,实际上重而不笨——穿上“战袍”的航天员既能抵御太空的环境风险,还能机动举动、完成任务。正如航天员刘伯明所说,衣着中国研制的新一代舱外航天服,更加有信念应答各种挑衅。

  舱外航天服对真空、辐射和高低温的超强防护作用,重要源自于服装的多层设计。航天服的最里层是衬里和尿收集安装;衬里外是用于散热的液冷通风层,将水作为冷却液来冷却航天员身材披发的热量;液冷通风层外是用于产生必定压力的加压气密层;再外一层是限制加压气密层向外膨胀的制约层;限制层外是凑合舱外大温差变更的隔热层;最外面则是维护层,由多种纤维复合。

  舱外航天服的灵巧性,离不开精致的设计。专家表现,中国舱外航天服采取头盔和躯干一体化的设计。四肢可以调节,应用仿生结构,高低肢关节处应用了气密轴承,使关节活动更自若,可以满意从1.62米到1.80米的航天人群穿戴使用。

  保障3年15次出舱活动

  与7月4日第一次出舱活动相比,第二次出舱活动的航天员有所不同。不外,这并不影响舱外航天服的穿着使用。

  中国航天员核心航天员系统副总设计师王春慧说,“飞天”舱外航天服的适体性很好,可以通过调节适应不同身高和体重的人体参数。执行第二次出舱活动的聂海胜穿的是上次刘伯明穿过的舱外航天服,而刘伯明穿的则是上次汤洪波穿的舱外航天服。

  王春慧说,依照舱外航天服的设计标准,航天服要保证在轨工作使用3年、保证航天员15次出舱活动。因此,穿着舱外服的航天员可能来自不同的乘组,这次是神舟十二号乘组的航天员,下一波又将迎来神舟十三号乘组的航天员。

  得益于精妙的设计和技术的进级,虽然舱外航天服有100多公斤重,但穿脱起来极为便利快捷。张万欣说,舱外航天服穿上只需要5分钟。此前的试验中,受试人员包含航天员在个别情形下只要要3分钟左右的时间。

  同时,为了保证舱外航天服的可靠性,每次出舱使用完后,航天员都要对舱外服进行全面、细致地保护和颐养,包括透风、污染、干燥以及微生物处置和消耗品改换统计等。

  两次出舱,中国航天员的活动时间都在六七个小时左右。据专家先容,新一代舱外航天服能够保证航天员在太空真空环境下的生存与工作,其设计尺度是“7+1”小时,当初看来可能8个小时都没问题。

  第一次出舱活动时,为了实时监测舱外航天服消费品余量,科研人员开发了一个耗费品预测剖析软件,通过监测现有数据猜测后续工作时长,为避免软件涌现故障,他们还同步进行手动测算。经预测后发明,执行出舱任务的两套服装均能保证8小时以上时长,事实也验证了这一论断。

  同时,在第一次出舱活动当天,工作人员还在地面航天员支持厅预备了一套簇新的舱外航天服,同步筹备了电产品桌面联试现场、舱外服和舱载设备整体伴飞现场,以便在任务中航天服呈现问题时,能及时进行天地同步排故。

  技术攻关确保万无一失

  舱外航天服结构庞杂,牵一发而动全身,必需要进行过细的技巧攻关和充足的地面试验。

  张万欣介绍,舱外航天服每个服装的要害功能都有冗余备份,一旦主份生效,备份可以持续工作,保障航天员的安全。此外,每套服装研制生产后,还要做良多试验,有可能穿着航天服的人员都要进行试穿。

  在执行出舱活动前,舱外航天服支撑岗的科研职员对舱外航天服及其舱载装备进行了24小时测试,确保供氧、供电、供水、通讯等功能畸形。其中,服装气密性检讨是重点名目——在真空中,人体血液中的氮气会变成气体,因而必须给航天服加压充气,否则航天员就会因体内外的压差迥异遭受生命危险。

  在舱外航天服的制造上,每一道工序和工艺都必须不断改进。据懂得,仅做一副舱外航天服下肢限度层就要耗时260多个小时,而装配一套舱外服更是须要近4个月的时间。一套由100余个单机产品组成的舱外航天服在单机研制出产和体系总装进程中要经过严厉的自检、互检、专检3道程序,还要进行环境试验、压力性能实验和工效验证与评估等,确保品质十拿九稳。

  出舱活动中,中国航天员头盔上的金色面窗让人人印象深入。作为在太空中察看外界的窗口,舱外航天服的头盔面窗有4层构造——里层是双层的压力面窗;旁边层充氮,起到隔热和防结雾作用;外层则是在轨可调换的防护面窗。

  中国航天员中央研发与总装测试部副部长邓小伟说,为了让头盔相对安全牢靠,制作使用的承压资料要经过多轮抉择、测试,而除尘、粘胶、缝合、密封等47道工序需要破费两个月。其中,仅面窗除尘一项工序,就需要先吹洗,再不间断擦拭两小时左右,直到肉眼看不到一丝灰尘。

  邓小伟说,在双层压力面窗制作过程中,有一次有两粒密封胶的碎末进入了密封的面窗夹层。科技人员尝试了各种措施,终极只能将碎末打扫到边沿区域。为了做出完善的面窗,技术人员改变了生产工序,彻底解决了密封胶穿刺发生过剩物这个问题。 【编纂:李玉素】