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航天員如何從飛船進入空間站

發布時間:2022-06-06 14:00:00來源: 光明日報

 

  6月5日,酒泉衛星發射中心,長征二號F遙十四運載火箭將神舟十四號載人飛船精準送入預定軌道,隨後成功交會(hui) 對接,3名航天員入住空間站,開啟為(wei) 期6個(ge) 月的太空出差生活。

  你知道飛船裏的航天員如何進入空間站嗎?作為(wei) 我國空間站建造的“關(guan) 節部位”,中國航天科技集團有限公司第八研究院(以下簡稱“航天科技集團八院”)研製的對接機構為(wei) 航天員入住空間站搭建了一條安全可靠的生命通道。

  對接過程堪比“太空華爾茲(zi) ”

  發射入軌後,神舟十四號載人飛船將踏上追逐空間站的征途,並與(yu) 核心艙實施自主快速徑向交會(hui) 對接,停靠在“太空母港”天和核心艙預留的航天員專(zhuan) 用通道。

  對於(yu) 此後的一係列動作,航天科技集團八院神舟載人飛船對接機構分係統主任設計師姚建如此描述:隨著飛船與(yu) 空間站組合體(ti) 逐漸靠近,飛船上的主動對接機構會(hui) 推出對接環,在精準的控製下與(yu) 空間站組合體(ti) 上的被動對接機構實現瞬間捕獲;“牽手”成功後,飛船與(yu) 空間站還存在一定的姿態偏差和晃動,此時就需要通過對接機構內(nei) 部的各類彈簧元件、可控阻尼機構等來實現能量的緩衝(chong) 、消耗及姿態偏差的校正,同時確保對接過程中的巨大衝(chong) 擊能量不會(hui) 對飛船內(nei) 的航天員產(chan) 生身體(ti) 上的過載;待飛船姿態穩定後,主動對接機構會(hui) 通過收回對接環實現相互拉近,最終與(yu) 被動對接機構“擁抱”在一起;最後,對接機構通過鎖緊12把對接鎖,實現飛船與(yu) 空間站的密封與(yu) 剛性連接,從(cong) 而建立起一個(ge) 安全可靠的對接通道——這時候,航天員就可以依次“下船”,前往空間站了。

  追逐、靠近、牽手、擁抱、共舞……在姚建等設計師的眼中,飛船與(yu) 空間站交會(hui) 對接的過程堪比一場“太空華爾茲(zi) ”,舞姿輕盈曼妙。

  80厘米的“太空門廊”

  從(cong) 飛船進入空間站,並非像我們(men) 走進家門一樣簡單容易。

  穩穩停靠在空間站後,航天員首先要打開神舟十四號飛船返回艙的艙門,來到軌道艙門前。“此時,在軌道艙的前端主動對接機構與(yu) 核心艙的被動對接機構之間,已經形成一條直徑為(wei) 80厘米、長約1米的通道——這就是航天員進入空間站的‘門廊’,在這裏,航天員有足夠的空間取出‘鑰匙’打開通往核心艙的雙重保險門。”姚建介紹道。

  在對接機構研製之初,設計師對標國際先進,采用了異體(ti) 同構周邊式對接機構。據悉,這種對接機構的優(you) 點在於(yu) 對接麵直徑較大,對接後通道暢通,同時適應性強、承載能力大,可以適應各種噸位的航天器對接;但缺點是重量大、構造複雜,許多纜線、組件、管路等都必須安裝在對接機構的周邊,給設計和裝配工作帶來一定挑戰。

  為(wei) 了給航天員提供進出自如的空間,設計師對安裝在對接機構上的產(chan) 品進行集成設計,並參照人機工效學等原理,最終給航天員搭建起一條直徑達80厘米的圓形通道——相當於(yu) 正常房間門的寬度。不僅(jin) 如此,設計師還在地麵進行各類模擬實驗,其中一項就是按照航天員體(ti) 型最大包絡,請一位身高1.8米、體(ti) 重80多公斤的設計師進行現場穿越人機工效評價(jia) ,以確保航天員通行“感覺良好”。

  密不透風的“生命通道”

  對接通道打開後,航天員相當於(yu) 進入到一個(ge) 大的密封艙。為(wei) 了保證航天員的安全,整個(ge) 密封艙的密封性至關(guan) 重要,而對接機構框麵的密封圈成為(wei) 關(guan) 鍵點。

  姚建介紹,神舟飛船的密封圈采用雙圈設計,安裝在主動對接機構對接麵的T型凹槽內(nei) 。“這種設計可以確保在零重力和惡劣的空間環境效應情況下,密封圈不會(hui) 從(cong) 對接麵脫落,使密封性能得到雙重保護。”為(wei) 了實現上述設計目標,設計師對密封圈的材料進行了長達6年的攻關(guan) ,解決(jue) 了普通材料在低溫環境中的“脆變”以及長期工作後材料老化等一係列問題,最終為(wei) 航天員打造出一條密不透風的“生命通道”。

  從(cong) 第一代對接機構到對接機構2.0版本,從(cong) 對接天宮一號空間實驗室到對接天宮空間站,從(cong) 前向、後向到徑向對接,從(cong) 幾十個(ge) 小時到6.5小時快速交會(hui) 對接……短短11年間,對接機構圓滿完成了20次空間交會(hui) 任務,以一次次安全可靠的“太空之吻”成就了中國空間站這款金牌產(chan) 品。

  據悉,在我國空間站建造及運營期間,飛船將進入常態化、高密度發射階段,而對接機構的配套需求也麵臨(lin) 任務重、周期短、質量過硬的要求。為(wei) 此,來自航天科技集團八院的研製團隊正在積極推進對接機構的產(chan) 品化進程,通過產(chan) 品定級、組批投產(chan) 等一係列舉(ju) 措,力爭(zheng) 更好地為(wei) 空間站保駕護航。

    記者 張 蕾 通訊員 李 同 於(yu) 茂華

(責編: 常邦麗)

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