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皇“huang”冠《guan》APP(www.huangguan.us):太空‘kong’出{chu}舱幕后故事

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中青报·中青网记者 邱晨辉 泉源:中国青年报 ( 2021年07月13日 12 版)

7月4日,在中国空间站天和焦点舱内外,神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波携手打赢了一场约7个小时的太空出舱配合战。

这是继2008年神舟七号载人航行义务后,中国航天员再次实行的空间出舱流动,也是我国空间站阶段航天员首次出舱流动。

太空出舱在“天宫”上演时代,中国航天员中央的航天员教员赵阳实时盯着屏幕上的出舱画面,为地面作后续义务的航天员同步解读出舱程序。为了这次出舱流动,他曾和航天员一起在水下训练4个月,忙起来一天只睡4小时。

出舱义务乐成的新闻让他长舒一口吻。他想起来航天员常说的那句话:“纵然脚下没有土地,但我依然能够坚定地迈出每一步;纵然航行没有同党,但我依然能够勇敢地张开双手。”而在航天员出征宇宙的蹊径上,他们这些航天员教员始终在身边。

天上做的每一个动作,都有地上的模拟训练

2008年9月27日,神舟七号航天员翟志刚完成出舱太空行走,乐成返回轨道舱,标志着我国历史上第一次太空行走乐成完成,更标志着中国成为继美苏之后,第三个自力掌握空间出舱手艺的国家。

而从今年最先,我国将有更多的航天员闲步太空。7月4日,刘伯明和汤洪波的出舱流动,就是一个最先。

与神舟七号突破出舱手艺相比,此次空间站义务,航天员出舱时间将由半小时提升到6小时以上:空间站舱外制作、舱外装备安装、维护、维修、替换和试验样品接纳等等,都需要出舱流动。

2006年,赵阳就被任命为航天员出舱流动主教员,介入完成了神舟七号义务出舱流动训练。从2017年最先,他肩负起航天员空间站出舱流动模拟训练的义务。

他告诉记者,天上做的每一个动作,地上的模拟训练就必须频频练,直到形成身体的肌肉影象。

在航天员出征前,赵阳经常和他们一起泡在水槽里,天天要根据出舱流动6小时的尺度,开展作业技术训练。

赵阳先容,为了周全模拟太空的种种特殊环境因素,光模拟训练就剖析为出舱流动模拟器、水槽、低压舱等多个训练现场。

这些现场中,航天员将处于悬吊、低压和水下等特殊环境,不确定因素多,危险系数大。因此,航天员挂念的,教员必须先想到;航天员做到的,教员必须先做到。

“要为中国航天探寻舱外流动训练的蹊径,并形成模拟失重环境舱外流动及作业训练尺度,难度之大,可想而知。”赵阳说。由于,无论有多起劲,地上是无法完全模拟天上的现真相形。这一点,他十分清晰。

出舱时代需要应急返回怎么办

航天员在出舱流动时代,需要应急返回怎么办?

在7月4日的出舱流动中,就有一场应急返回演练,主角是汤洪波。

在这项事情中,汤洪波要徒手爬到空间站天和焦点舱最远处。接到撤离指令后,他第一时间折回,以最快速率返回舱口,并直接进入节点舱。

中国航天科技团体五院空间站系统总体副主任设计师汤溢说,舱外流动异常磨练航天员的臂力,人在失重环境下很难控制自己,轻轻移动就出去了,可要想停下来就得花很鼎气力。

事实上,这种应急返回场景,航天员在地面时就曾多次在水中演练,为的就是需要时刻为自己赢得一线生气。

赵阳说,训练,就要将种种可能的情形都得训练到。

“为了确保训练设计能够知足要求,驻足最极端的情形——航天员在空间站最远端的事情点,而机械臂万一泛起故障,不能转运航天员返回,航天员只能自主应急返回。”赵阳说。

回舱的路拐来拐去,并不顺畅。

直线路径约10多米的距离,航天员必须依赖平安系绳,借助舱壁上的牢固扶手,绕开太阳翼支座等多个大障碍物,在多次调整身体姿态后才气平安、快速地返回。

在水深10米、直径23米的巨洪水槽中,空间站水下训练模子如统一个庞然大物,悄悄卧在水底。

这就是模拟出舱训练的主要现场。

要突破地面的条件限制,尽可能模拟外太空环境。赵阳严酷设计训练场景,剖析到每个动作,辅助航天员迅速、平安地找到返回的路。

每次训练,他与航天员一起,将应急返回的时间一分一秒地缩短。

前期,赵阳穿着水下服一口吻在水下练了5小时58分。虽是模拟太空出舱,但由于并非处于失重环境,水的阻力很大,举手投足十分费劲,几个小时下来,全身酸痛。

事非亲历,不知其因。经由多次频频训练,赵阳总结出了训练的重难点,找到了最佳操作角度。以机械臂状态设置为例,他花了两个半小时找到了最佳坐标值,正式训练时,根据坐标值,两分钟就可以设置好。

作为出舱流动训练组组长,赵阳介入编写的《航天员出舱流动训练实行方案》,包罗水下训练方案细则、指挥程序等6个文件共80多页。训练涉及的数百类上千个产物,大到舱外服的训练次数,小到一个电极的型号数目,他都了然于胸。

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航天员选拔与训练研究室副主任范继荣说:“别看他训练时主要在水下,着实他才是整场水下训练的幕后导演。”

航天员说:“有他在,我们放心。”

47道工序打造太空面窗

“每一起事故的背后,都有9次稍微事故和300起未遂先兆,以及100起事故隐患。”“乐成是差一点点失败,失败是差一点点乐成。”“质量第一,生命至上。”

这些口号在中国航天员中央的训练大厅、试验厂房、实验室四处可见。载人航天,性命关天,而出舱流动中,最关乎平安的,非舱外服莫属。

有人说,这120公斤重的舱外服,就是航天员执行出舱流动的铠甲。它像一小我私人形飞船,充上一定的压力后,珍爱航天员的生命平安,抵御外太空的崎岖温、真空、强辐射等环境因素。

舱外服上的头盔面窗,则是航天员举行出舱流动时考察外界的窗口。

在7月4日的出舱义务中,刘伯明通过面窗看到太空情景,叹息道:“哇,这外面太漂亮了!”

“没有看到满天繁星吗?”之后,聂海胜又忍不住问。

赵阳告诉记者,头盔面窗有多层,最里层名为双层压力面窗,它是整个头盔的承压密封结构,呈曲面型,直接关系到航天员的生命平安。要做到绝对平安可靠,且不说它的承压质料要经由若干轮的选择、测试,光密封加缝合就耗时两个月,一共完成47道工序,涉及的工艺规程文件摞起来约10厘米厚。

这些工序包罗除尘、粘胶、缝合、密封等,听起来简朴,但流程相当庞大、严酷、仔细。就拿面窗除尘来说,要先吹洗,再不中止擦拭两小时左右,直到肉眼看不到一丝灰尘。

中国航天员中央研装部副部长邓小伟先容,粘胶要分多轮逐步举行,每次粘胶完,都要将其放到恒温恒湿箱里举行胶固化,再举行气密性测试以及低温露点测试,可视区还要举行充实的氮气置换,防止夹层中残留的水汽在低温情形下起雾影响视线。

这一套严密的工序,是邓小伟带着车间工人花了近一年的时间研制试探,做了10多套样品后确定的工艺尺度。空间站义务中新型舱外服、新型面窗,一切都在试探中前进。

一次,在对可视区夹层举行氮气吹除时,有两粒胶的碎末,进入密封的面窗夹层。

这两个碎末也就沙粒巨细,吸附在面窗夹层下沿,理论上对视觉没什么大的影响,却成了技师的“眼中钉”“心头刺”。他们实验了种种设施,最终只能将碎末扫除到边缘区域,就是无法吸出。

邓小伟说,为了做出完善的面窗,他们从生产流程入手,改变生产工序,接纳先预埋空心针再举行内外层面窗粘合的方式,彻底解决了密封胶穿刺发生多余物的这个问题。

一个面窗尚且云云千锤百炼,一套由100余个单机产物组成的舱外服,其庞洪水平可见一斑。

奋战6年研发太空跑步机

保障航天员在轨生命平安的舱外航天服和环控生保产物虽然主要,保障航天员在轨康健的医监医保装备同样主要。好比,在空间站义务中首次亮相的太空跑台。

许多人还记得在神舟十一号航行义务中,景海鹏和陈冬太空跑步的情形。那时,他们做的就是跑台约束系统手艺验证。景海鹏和陈冬穿上约束装置,在浅易跑步装置上试验了多次以后,终于轻松自若地跑起来。

研究注释,航天员在太空失重环境中容易发生心肺功效削弱、血量削减、下肢肌肉萎缩、骨流失等问题,耐久下去会影响航天员的康健和在轨事情能力。太空跑台就是针对这些晦气影响而接纳的一项防护手段。在神舟十二号义务中,航天员天天运动时间一样平常不少于两小时。

跑台设计职员余新明告诉记者,太空跑台与人们所见的跑步机外观类似,差其余是,由于太空的微重力环境,跑台要有隔振设计、约束带和力负荷加载装置等。

对于中国航天员中央康健保障工程室的跑台设计团队,横亘在他们眼前的“拦路虎”就是隔振设计。

余新明说,由于跑步时,人体足底需要蒙受3到6倍自身体重的打击力,会对空间站发生严重的影响。他们研究后发现,接纳隔振设计,将打击力降到30公斤以内,既保持跑台自身的相对稳固性,又不影响空间站上其他装备的运行。

没有任何履历借鉴,太空跑台装备研制整整用了6年,这其中隔振设计从理论研制到工程实现就跨时4年。

若何模拟太空失重环境获得正确的装备参数值?研制团队想方想法将跑台悬吊起来,人躺在坐垫上,将腿部悬空约束在跑台上,躺着跑步,然后在跑台各个偏向测打击力。他们选取了差异性别、岁数、身高、速率的情形周全科学采集数据。频频测试,频频调整装备参数。

“那时试验就在一个空荡荡的车间里举行,正值冬天,车间没有暖气,门还敞开着,人人在现场被冻得瑟瑟发抖。”余新明说。就这样延续了一个月,终于获得了准确的装备参数。

此时,他们又碰着下一个“拦路虎”:跑台使用时发生稍微噪声,不相符空间站噪声尺度。

项目副总师刘伟波率领团队职员前往厂家。他们用噪声计测,趴在跑台各处用耳朵仔细分辨,最后定位到数十个详细噪声源部件,经由一遍遍调整,一次次拆装,一场场测试后,噪音下降到一定数值后,就不再下降了,但离尺度还差一点点。

眼看着山穷水尽了,厂家职员说:“跑台使用时才发生噪音,又不是全天候都有,而且就差一点,大不了戴个防噪音耳罩,影响不大。”

刘伟波坚决示意否决:“不行!”

他的理由很简朴,一切上天的装备,都要思量航天员的身心康健,必须给他们缔造恬静的环境,要全力削减噪声源。

最终,他们接纳愚公移山的笨方式,把1000来个零配件逐一举行审查、完善装配工艺。在所有的零配件工艺都优化了一遍后,噪音数值终于达标。

6月28日,空间站焦点舱的摄像机拍到这样的画面:聂海胜在跑台上迈着“太空步”,汤洪波则取过相机,为他拍下跑步的音像资料。

航天员时刻保持优越的身心状态,这是为了7月4日的首次出舱义务,也是为了下一次的太空出舱作准备。

2021年07月13日 12 版

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