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从舱内到舱外,第一步怎么走?

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福满一生Lv.6 显示全部楼层 发表于 2022-11-22 09:24:50 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
9月1日,神舟十四号航天员乘组进行第一次出舱活动。今年7月24日,问天实验舱成功发射升空。次日,问天实验舱与天和核心舱完成交会对接,“神十四”航天员乘构成功开启问天实验舱舱门,顺利进入问天实验舱。这是中国航天员初次在轨进入科学实验舱。
进入问天实验舱后,“神十四”航天员乘组立即开展了平台仪器区解锁、科学实验柜解锁等工作。别的,“神十四”航天员乘组还组装了控制力矩陀螺,这套设备可保持航天器姿态稳定或进行快速调解。
回顾历次中国太空出舱“名场面”,频出的金句至今听来仍旧令人心潮汹涌。“神十二”航天员刘伯明在出舱时则连连赞叹“这表面太漂亮了”“老亮了”,让东北话走向宇宙;“神十三”航天员翟志刚、王亚平、叶光富上演的群口相声则成了网络盛行语:“我已出舱,感觉精良!”“我一会儿出舱,感觉精良!”“我下次出舱,感觉精良!”
此次出舱活动,是神舟十四号航天员乘组初次通过问天实验舱气闸舱进行太空行走。9月1日18时26分,“神十四”航天员陈冬打开问天实验舱气闸舱舱门。随后,陈冬冲着镜头挥手,并说道:“大家好!我已出舱,感觉精良!”至19时09分,航天员陈冬、航天员刘洋成功出舱。9月2日0时33分,经过约6小时的出舱活动,神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同,完成出舱活动期间全部既定任务,陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱,出舱活动取得圆满成功。
“神十四”航天员初次出舱,从舱内到舱外,这第一步要怎么走?
●南方日报记者 徐勉 王诗堃 练习生 曾译萱
协力完成5项出舱任务
针对性练习掌握出舱技能
2022年,空间站任务包罗两次载人飞行任务。中国载人航天工程航天员系统总计划师、中国航天员科研练习中心研究员黄伟芬说,“神十四”乘组要实行的是空间站建造阶段的初次载人飞行任务,承上启下,意义非凡。
9种组合体构型、5次交会对接、3次分离撤离、2次的舱段转位……在长达6个月的飞行中,三名航天员要履历极为复杂的飞行工况。
“在这个过程中,他们要负责监视状态的变化,必要的时间有大概要实行手控的遥操作交会对接。他们要初次进驻梦天舱和问天舱两个实验舱来完成载人情况的建立。他们还要初次利用气闸舱来进行出舱活动,我们计划做2至3次的出舱活动,还要进行太空授课。”黄伟芬说。
此次出舱活动,陈冬、刘洋在舱外作业,蔡旭哲在核心舱内配合支持,共同完成线缆掩护装置安装、问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、问天舱舱外工具箱安装、择机进行问天舱舱外主路径转移验证等5项既定任务。整个出舱活动预计约7小时。
任务艰巨,但航天员相应的练习早有准备。黄伟芬表示,从2017年3月开始,练习全面转向为空间站建立任务做准备。航天员系统在八大类百余科目练习的根本上,针对“神十四”任务的新特点、新任务、新状态、新变化进行了重点强化练习,如低压情况出舱活动练习,出舱活动程序模拟器练习,利用捏造实际练习器和机械臂操作练习台来进行协同练习和演练,使航天员纯熟掌握出舱活动的技能。
问天舱配备全新气闸舱
助出舱一“臂”之力
问天实验舱是中国空间站“天宫”的构成部分之一,由工作舱、气闸舱及资源舱三部分构成。
问天实验舱的一大特点,就是配置了全新的出舱气闸舱,用来支持航天员开展出舱活动。
在问天实验舱中,气闸舱的视觉效果非常独特。外方内圆的它,是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。里面的圆柱状布局,是航天员开展出舱活动时的“更衣间”。与同样支持太空出舱活动的天和核心舱节点舱相比,问天实验舱的“更衣间”空间更大,航天员作出舱准备和舱外返回时,可以更舒展。
出舱气闸有一个直径达1米的大门,比天和核心舱节点舱大15公分。航天员从这里进收支出,不仅更加方便,而且还能携带大个头的设备出舱工作,舱外工作本领大大提升。从气闸舱出舱时,只需关闭一道舱门,操作更加便捷。
将来,问天气闸舱将成为中国空间站的主要出舱通道。这是由于天和核心舱节点舱是一个公共空间,连接了天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱,以及停靠的货运飞船和载人飞船。利用节点舱进行出舱活动时,节点舱在航天员出舱期间被泄为真空状态,就割裂了各舱之间的联系,给工作带来未便。今后,节点舱会作为问天气闸舱的备份利用。一旦气闸舱出现题目,航天员还可以从作为备份出舱口的天和核心舱节点舱返回,确保出舱活动的安全。
问天实验舱也是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体,大量的舱外设施设备能更好地保障出舱活动,也为更风雅的舱外操作提供了支持。
出舱气闸表面的方形外壳,是舱外暴露实验平台,上面配置了22个标准载荷接口。将来,空间站搭载的科学实验载荷,可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置,“即插即用”,航天员不需要出舱进行人工操作了。
实行精准“投送”的机械臂,是问天实验舱携带的一套5米长的“小臂”。这套机械臂小巧、精度高,方便抓取中小型设备,进行更为风雅的操作。“小臂”还可以与核心舱的“大臂”联成15米长的组合臂,便于覆盖空间站的各个位置,开展更多舱外操作。届时,组合臂可以或许在空间站天和、问天、梦天三舱组合体之间活动,能控制的舱外范围更大。
同时,舱外维修与辅助工具作为航天员实行出舱任务的“机械伙伴”,可以帮助航天员降服航天作业的诸多挑衅。
舱外维修与辅助工具不仅有用于舱外设备维修的舱外电动工具、舱外扳手、通用把手等工具,也有配合航天员舱外姿态稳定及转换的便携式脚限位器、舱外操作台等辅助工具。
舱外电动工具可以顺应舱外复杂的真空和高低温情况,具有定力矩拧紧、拧松的工作模式,并且设置有休眠模式。
舱外通用把手可以安装到维修设备上,用于航天员在轨维修时进行待维修设备的转移及防飘。
便携式脚限位器计划了旋转、俯仰、滚转、偏航四个关节自由度,可帮助航天员在舱外调解至实行任务的工作姿态;与之配合利用精密的舱外操作台,可帮助航天员进行维修任务时挂放设备和维修工具,解放航天员双手,实现设备或维修工具的暂时存放。
与航天服直接相连的微型工作台,则像一根多功能腰带一样环绕在航天服腰部,将航天员出舱利用的舱外电动工具、舱外通用把手和舱外扳手随身携带,确保航天员随用随取。
“神十二”航天员出舱任务的成功实行,已充实验证了舱外维修与辅助工具在轨应用的可靠性。
除此之外,“神十四”三名航天员身上穿着的,是我国自主研制的“飞天”舱外航天服,它是航天员“太空行走”时生命安全最重要保障,也是目前天下开始进的航天服之一。
在研制国产第一代舱内航天服曙光航天服的根本上,2004年,我国启动舱外航天服的研制。2008年9月27日,翟志刚在神舟七号任务中完成了中国的第一次太空出舱,也使中国成为第三个掌握太空出舱技能的国家。从开始研制到初次出舱,仅4年时间,我国自主研制的第一代“飞天”舱外服就和翟志刚一起出如今了太空。然而,此次出舱只是验证了“飞天”舱外服的关键技能,为顺应接下来中国空间站的任务需要,研制团队面临着更大挑衅——为空间站研制新的舱外航天服。
中国航天员科研练习中心航天服工程研究室主任张万欣先容,空间站舱外服比“神七”舱外服的要求更高。利用寿命从原来的1年4次进步到3年15次;单次工作时间从4小时延长到8小时。
面临更高的要求,研制团队踏上了新的攻关之路。通过质料改性和改变加工工艺,增加了关节和轴承的耐磨强度,延长利用寿命,同时,改变布局布局计划,增加可靠性。
服装研制完成后,请航天员来试穿,航天员在穿着水下服进行试验后反馈,舱外服存在偏大、操作未便等题目。张万欣表示:“他们试穿完了当时提出了三十几条意见发起,然后我们逐条落实。其实最难改的就是小型化。”
空间站任务有多名航天员,其中还有女航天员,彼此体型不一样。同时,由于空间站空间有限,研制本钱和运输本钱极其昂贵,因此不大概做到一人一套、量体裁衣。怎样用三套舱外服顺应所有航天员的需求?在经过9轮的反复修改之后,研制团队开始对舱外航天服进行软布局适体性优化。
张万欣先容道,团体躯干背包是硬体布局,四肢是软体布局,靠四肢来调治身高和肢体长度。在进行“神十三”舱外活动时,“我们的黄色舱外服,第一次是亚平穿的,第二次就是叶光富穿的,身高他俩差了许多,但是他俩穿的是一套服装。”
此前,“神十二”和“神十三”航天员都身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服,成功完成出舱任务。“飞天”舱外航天服用完美的表现赢得了航天员的好评。“神十二”航天员刘伯明表示:“在舱外爬行的时间,那是非常的吃力,由于大多数的体能都斲丧在这上面了,这次就以为比以前要省时省力了。”
机械臂测试+体能练习
确保出舱顺利进行
隔断前苏联航天员列昂诺夫走出上升2号飞船,实现人类历史上初次出舱活动,已已往57年。如今的出舱活动已精彩纷呈,可以按照出舱活动发生场所的不同,分为太空行走(太空中进行的出舱活动)和外星球行走(在其他星球外貌进行的出舱活动);按照航天员任务的不同分为验证类出舱活动、有效载荷操作类出舱活动、维护与维修类出舱活动、空间站装配类出舱活动;按照是否事先列入计划和时间的紧迫性分为计划内出舱活动、计划外出舱活动和应急出舱活动。
航天员进行出舱活动,需遵守严酷的程序。比方,进行太空行走时,航天员进入气闸舱。舱门关闭后,气闸舱成为一个密闭舱室。接着,航天员会在这里组装和测试舱外航天服,确认没有题目后穿上舱外航天服。此时,气闸舱的舱压仍是接近地面情况的约1个大气压。但太空情况的气压极低,为包管航天员的安全,气闸舱会进行泄压,低落舱内压力。当舱压降到70千帕时,航天员需要完成吸氧排氮,以防备太空低气压情况造成的减压病。然后,气闸舱进一步泄压,直到舱压与太空中气压根本同等。之后,舱门打开,航天员就可以进行太空行走了。太空行走任务竣事后,航天员需实行与上面相反的程序,回到问天实验舱中。
为保障初次出舱任务顺利完成,“神十四”的三名航天员也是做足了准备。
8月5日,三名航天员完成了中国空间站物资整理工作,主要包罗天舟四号、天和核心舱和问天实验舱当中的物资。期间,航天员先后完成三套舱外航天服状态查抄等工作。
随后几天,他们又在地面职员支持下,对安装在问天实验舱舱外的小机械臂进行了在轨测试,为出舱任务进行充实准备。据中国航天员科研练习中心航天员系统副总计划师王春慧先容,此前,航天员先用在轨练习软件、练习平台做小机械臂的在轨操作练习,再与真正的舱外机械臂通过操控台进行机械臂控制的联试,就相当于真正地用操控台去控制机械臂。在航天员出舱的过程中,舱内航天员操控机械臂来支持舱外的两名航天员舱外工作。
根据任务安排,三名航天员每人天天要完成80分钟的体能练习。问天实验舱的成功升天与利用,使航天员们喜迎“新居”。“太空之家”的升级增大了航天员轨活动空间,航天员们可进行的体能练习项目也更加丰富。中国航天员科研练习中心航天员系统副总计划师王春慧先容道,航天员们将太空自行车从天和核心舱搬到了问天实验舱。“我们都知道,自行车原来都是骑的,是锻炼下肢,但是还可以通过手摇的方式锻炼上肢,为整个出舱活动提前做好身心的准备。”
身着“飞天”舱外服,打开问天气闸舱舱门,航天员们在浩瀚太空中行走的每一步,都使中国航天离“手可摘星辰”的空想更近一分。
策划统筹:张志超
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