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专家详解首次载人交会对接:太空串门不简单

2012-06-19 12:40:12 来源: 人民日报  文字大小:   [举报] 已有评论(0)



  神九利用五种产品对抗失重挑战。人民图片
 

  18日17时许,航天员景海鹏顺利开启圆形的轨道舱舱门,进入对接通道,随后景海鹏成功开启天宫一号的实验舱舱门,以飘浮姿态首先进入天宫。航天员刘旺、女航天员刘洋也以同样姿态进入天宫。这是中国航天员第一次到正在太空运行的目标飞行器里“串门”,他们将在这里工作生活6天左右。


 
 

  “很顺利,很圆满,一点都没有偏差!”中国航天科技集团五院载人航天总体部机械工程总体研究室副主任、35岁的郝平,通过电视直播关注着航天员“串门”的全过程,他对舱门的表现十分满意。


 
 

  有一点压力差,打开舱门时就会费劲


 
 

  在太空中开门、关门,可不像地球上那样简单。2008年神舟七号飞船成功飞天,翟志刚开启轨道舱舱门准备进入太空时,由于轨道舱舱内压力较大,用力拉了好几次后,舱门才打开。另外,国外还曾出现过交会对接后,舱门打不开的情况。


 
 

  “这次也准备了舱门万一打不开等意外情况的各种预案,但压力控制得很好,预案全都不需要启用。”郝平说。


 
 

  神九有3个舱门:位于对接机构内侧的前舱门、出舱舱门和返回舱舱门,天宫则只有一个舱门。


 
 

  郝平说,交会对接成功后,神九位于对接机构内侧的前舱门、天宫一号的舱门之间,形成一个密闭通道,起初是真空状态。航天员首先要通过飞船上携带的空气,向通道内复压,同时打开对接通道平衡阀,保证两侧压力平衡。


 
 

  “航天员在太空不是特别好用力,如果有一点压力差,打开舱门时就会费劲。” 郝平说。


 
 

  神九一侧的舱门,航天员是通过手柄打开的。考虑方便航天员操作,按照单臂可开舱门的力度设计,尽量使航天员能够用比较小的力把舱门打开。


 
 

  “这就产生了一个矛盾:神九要在太空飞好长时间,舱门内两个密封圈的压缩量越大,贴合得越好,密封性越强,但这同时会导致舱门开关力增大。” 郝平说。


 
 

  如何解决这个矛盾?从神八开始,为找到一个合适的密封圈压缩率,研究人员做了大量的试验,最后确定的密封圈压缩率为大于7%。


 
 

  舱门密封性能,关系到航天员生命安全,是非常重要的。为了保证高可靠性,专家们进行了大量的试验和测试。在保证密封性能的情况下,要求舱门开关次数不小于200次。“实际上能到300次,200次以内的可靠性是很高的。”郝平说。


 
 

  舱门如果夹了一根头发,漏率可能就不满足要求


 
 

  对接通道两侧,神九和天宫的舱门上都有舷窗,航天员可以通过舷窗观察对面的情况。郝平介绍,在设计时,这是对舱门技术状态的一个很大的更改,为此,把原来舱门上的机轮结构整个都挪到别的地方去了。


 
 

  舱门设计上,还有一些特殊的要求。例如,开启角度不小于100度,使对接通道能够完全呈现出来。门轴有阻尼设计,不是特别光滑,以确保开关不会很随意,航天员不小心碰一下、或有点风,不会使门突然关上。


 
 

  天宫一号的舱门,和神九几乎完全一样。景海鹏通过舱门钥匙,打开了这个舱门。这是天宫一号的舱门首次在太空中开启。“这把钥匙很关键,钥匙忘带就白去了。”郝平笑着说。


 
 

  航天员离开天宫时,关闭舱门,也不是一件简单的事情。郝平说,航天员有一个秘密武器:无尘拭布——类似于湿巾,需要进行塑封,保持一定湿度,还要求防火,没有有毒气体释放。航天员要用无尘拭布,对天宫和神九的舱门密封圈先后进行清洁。“如果夹了一根头发,漏率可能就不满足要求。”


 
 

  经过3年研制,研究人员付出了大量心血


 
 

  郝平说,神九和天宫上的舱门,从初样到正样,经过了大约3年时间的研制,研究人员付出了大量的心血。


 
 

  他举了一个例子:神九舱门上加装了一个摄像机,人们就是通过这个摄像机,观看到对接全过程的。摄像机装上去后给舱门增加了负载,如何保证舱门不会变形、破坏,专家们做了大量计算、试验,证明舱门可以承受得住摄像机。


 
 

  郝平说,这个摄像机在交会对接前,利用专门设计的蝶形螺丝,安装在另外一个地方,对准舱内。交会对接前,航天员可以很轻松地把它拿下来,换到舱门上去,两头的接口完全一样,以减少在轨操作的复杂性。


 
 

  这个设想产生后,相关团队一起努力,设计单位和生产单位前后用了几个月时间,终于解决了这个难题。(刘毅)



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