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标题: 出舱“名场面”背后的航天气力 [打印本页]

作者: 伏潭龙 时间: 2022-12-12 19:43
标题: 出舱“名场面”背后的航天气力
泉源:人民日报海外版

执行神舟七号载人航天飞行出舱活动使命的航天员翟志刚出舱后挥动中国国旗。新华社发

神舟十二号乘组航天员聂海胜、刘伯明在出舱使命竣事后挥手示意。新华社发

神舟十三号航天员王亚平（右）竣事出舱使命。新华社发

神舟十四号航天员刘洋（左）竣事出舱使命返回。新华社发
克日，神舟十四号乘组完成首次出舱活动。从2008年神舟七号航天员翟志刚第一次实现太空出舱活动，到2021年神舟十二号乘组实现空间站阶段的首次出舱，再到神舟十三号、神舟十四号乘组连续举行太空行走……迄今为止，中国已成功实行6次航天员出舱活动。每次出舱都有新看点和新惊喜，为中国航天留下了诸多“名场面”。
中国航天员出舱活动经历了怎样的发展与变化？新技能的应用怎样让太空行走更安全、更舒适？
从19分钟到6小时
时间更久使命更重
2008年9月27日，神舟七号航天员翟志刚在刘伯明、景海鹏的密切配合下，完成了中国人的首次太空行走。耗时19分35秒的出舱活动中，翟志刚取回了飞船舱外搭载的固体润滑质料以及太阳能电池基板试样。
首次成功实行空间出舱活动，让中国成为天下上第三个独立把握空间出舱关键技能的国家。这一关键技能的突破，也为空间站建造奠定了坚实的基础。
时隔13年后，2021年7月4日，神舟十二号航天员刘伯明、汤洪波成功出舱。约7个小时的出舱活动中，舱内舱外航天员协同配合，完成了舱外活动相关装备组装、全景相机抬升等使命；2021年11月8日，颠末约6.5小时的出舱活动，神舟十三号航天员安全返回天和焦点舱，翟志刚再次上演“太空闲步”，王亚平迈出了中国女性舱外太空行走的第一步；日前，神舟十四号航天员陈冬、刘洋在约6小时的出舱活动中共同完成了问天实行舱扩展泵组安装、问天实行舱全景相机抬升、舱外自主应急返回验证等使命……
航天员出舱活动是中国空间站使命的重中之重，空间站舱外建造以及舱外装备安装、维护、维修、更换和试验样品回收等，都必要出舱活动。出舱人数更多、出舱时间更长、出舱使命更重……与神舟七号相比，空间站阶段的航天员出舱时间由半小时提升到6小时以上，舱外作业使命量加大、难度提升，连续的出舱活动，展现了中国航天事业的奋进步调。
从节点舱到气闸舱
出舱行走更从容
神舟十二号、神舟十三号乘组出舱时，均通过天和焦点舱前方的节点舱出舱。此次神舟十四号乘组出舱，则首次通干涉天实行舱气闸舱“出门”。与节点舱相比，气闸舱的舱门口径从85厘米增加到了1米。航天员在身着舱外航天服的情况下，可以或许更从容地携带装备出舱工作。
看似简单的尺寸增大，其实是一项“刚”与“柔”的均衡。此次出舱的舱门作为航天器机构中的复杂产物，涵盖密封、传动、锁紧、导向、润滑、人机工效等学科。舱门计划团队将这些复杂的功能落实到产物的操作细节中。比方，为了保障问天实行舱“大门”的安全利用，舱门配套了量身定制的舱门保护罩，并将舱门检漏仪作为密封的检测手段，将舱门压点开关作为状态辅助判断。
问天实行舱气闸舱的研制，离不开神舟七号的开拓先行——为了突破出舱技能，科研职员重新为神舟七号飞船轨道舱增加了气闸舱功能，并在太空成功应用，为空间站气闸舱研制奠定了基础。如今，航天员出舱前，只需利用舱门门体上配套的操作手柄旋转解锁，利用助力机构消除残压，拉动舱门把手即可完成打开舱门的动作。
将来，问天实行舱气闸舱将成为航天员出舱的重要“通道”。而一旦气闸舱在出舱过程中出现标题，航天员仍可通过作为备份的节点舱回到舱内，包管出舱活动安全可靠。
保障生命安全和支持舱外活动的舱外航天服，也在历次出舱活动中不停升级。神舟七号使命时，科研职员在短期内研制出中国第一件舱外航天服。13年后的神舟十二号出舱使命时，新一代舱外航天服已有了很多改进，改变告终构计划、进步了服装利用寿命及人服能力，具有利用时间更长、安全可靠性更高、机动机动性更好、测试维修性更强等特点。通过空间站阶段的太空行走，充实行证了新一代舱外航天服的性能。
从1米到10米
“一绳之力”让航天员走得更远
在太空行走过程中，安全绳是毗连出舱航天员与空间站的“生命线”——空间站的可伸缩安全系绳机构，为航天员顺利出舱活动助“一绳之力”。
神舟七号使命时，翟志刚所利用的安全系绳为固定长度，其有效长度仅有1米多，活动范围有限。而在空间站建立使命中，航天员要完成空间站装备安装、检修等出舱使命，出舱范围更大、操作难度更高、安全要求更严酷，需研发一种长度更长且可伸缩的安全系绳机构——既要包管航天员与空间站舱体间凌驾10米的安全毗连，又不会对航天服产生勾挂或干涉航天员的活动，还要担当住太空中近200摄氏度的大温差、空间辐照、空间粒子等恶劣环境的磨练。
为此，中国航天科技集团五院529厂研制团队凭借丰富的空间机构产物计划能力，针对长隔断以及空间环境顺应性的计划需求，创新计划方案，实现了钢丝绳的恒力收放，无需电机提供回转力矩，制止了电缆的引入，包管了航天员携带的便捷性和机动性。
同时，为减小缠绕过程中的阻力、制止空间辐照环境对钢丝绳产生影响以及防止钢丝绳对航天服产生勾挂，计划职员选用耐空间辐照的特殊包覆质料对钢丝绳举行保护，确保机构的利用安全。为满足长寿命利用的要求，还采用了辅助排绳滑轮组引导钢丝绳排绳的计划方案，并通过大量试验验证，确保10余米长钢丝绳在机构的狭小空间里上万次、重复性的有序缠绕。
从大臂到组合臂
呆板臂分工互助更给力
与神舟七号使命相比，空间站阶段出舱活动的一大特点是航天员与舱外呆板臂的配合。空间站呆板臂承担将航天员及相关装备工具运送至作业点，并支持航天员完成后续操作使命的职责。
在神舟十二号和神舟十三号使命的4次出舱活动中，航天员通过与焦点舱的大呆板臂配合，完成了一系列舱外使命。而在神舟十四号首次出舱使命中，问天实行舱上搭载的小呆板臂首次表态，将航天员准确、稳定转运至作业点。
呆板臂是中国空间站的明星部件之一。作为中国航天事业发展的新范畴，呆板臂融合了机、电、热、控制、光学等多项技能。小呆板臂的重要功能和大呆板臂雷同，它能真实模拟人手臂的机动转动，通过旋转结构在任何角度和部位抓取物体，也可以或许在问天实行舱外貌举行爬行。
与大呆板臂相比，小呆板臂有不少新特点。形态上更加精良，重量和长度均约为大臂的一半，负载能力约为大臂的1/8，活动和操控机动；操作上更加精准，小臂的末端定位精度更高，位置精度、姿态精度优于大臂，可以或许完成精度要求更高的精致操作。大小两个呆板臂分工各有偏重，又相互配合，可满足空间站使命的需求。
按照规划，在后续使命中，问天实行舱呆板臂将在太空中与焦点舱呆板臂完成“大小臂在轨组合”的亮眼操作。届时，小臂可被大臂抓取形成组合呆板臂，可达范围将拓展至14.5米，活动范围覆盖空间站3个舱段。如后续必要在舱外安装装备，可以通过货运飞船上行至梦天实行舱的货物气闸舱，通过组合臂的抓取和转移，完成在舱外载荷平台上的安装。此外，大小呆板臂还可协同开展舱外操作使命，完成互巡互检的自身维护工作，有效进步呆板臂系统的可靠性。（本报记者刘峣）
《人民日报海外版》（ 2022年09月08日第 09 版）

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