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專家詳解首次載人交會對接:太空“串門”不簡單

2012-06-19 19:44:54 來源:人民日報
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專家詳解首次載人交會對接:太空“串門”不簡單

  神九利用五種產品對抗失重挑戰。人民圖片

18日17時許,航天員景海鵬順利開啟圓形的軌道艙艙門,進入對接通道,隨后景海鵬成功開啟天宮一號的實驗艙艙門,以飄浮姿態首先進入天宮。航天員劉旺、女航天員劉洋也以同樣姿態進入天宮。這是中國航天員第一次到正在太空運行的目標飛行器里“串門”,他們將在這里工作生活6天左右。

“很順利,很圓滿,一點都沒有偏差!”中國航天科技集團五院載人航天總體部機械工程總體研究室副主任、35歲的郝平,通過電視直播關注著航天員“串門”的全過程,他對艙門的表現十分滿意。

有一點壓力差,打開艙門時就會費勁

在太空中開門、關門,可不像地球上那樣簡單。2008年神舟七號飛船成功飛天,翟志剛開啟軌道艙艙門準備進入太空時,由于軌道艙艙內壓力較大,用力拉了好幾次后,艙門才打開。另外,國外還曾出現過交會對接后,艙門打不開的情況。

“這次也準備了艙門萬一打不開等意外情況的各種預案,但壓力控制得很好,預案全都不需要啟用。”郝平說。

神九有3個艙門:位于對接機構內側的前艙門、出艙艙門和返回艙艙門,天宮則只有一個艙門。

郝平說,交會對接成功后,神九位于對接機構內側的前艙門、天宮一號的艙門之間,形成一個密閉通道,起初是真空狀態。航天員首先要通過飛船上攜帶的空氣,向通道內復壓,同時打開對接通道平衡閥,保證兩側壓力平衡。

“航天員在太空不是特別好用力,如果有一點壓力差,打開艙門時就會費勁。” 郝平說。

神九一側的艙門,航天員是通過手柄打開的。考慮方便航天員操作,按照單臂可開艙門的力度設計,盡量使航天員能夠用比較小的力把艙門打開。

“這就產生了一個矛盾:神九要在太空飛好長時間,艙門內兩個密封圈的壓縮量越大,貼合得越好,密封性越強,但這同時會導致艙門開關力增大。” 郝平說。

如何解決這個矛盾?從神八開始,為找到一個合適的密封圈壓縮率,研究人員做了大量的試驗,最后確定的密封圈壓縮率為大于7%。

艙門密封性能,關系到航天員生命安全,是非常重要的。為了保證高可靠性,專家們進行了大量的試驗和測試。在保證密封性能的情況下,要求艙門開關次數不小于200次。“實際上能到300次,200次以內的可靠性是很高的。”郝平說。

艙門如果夾了一根頭發,漏率可能就不滿足要求

對接通道兩側,神九和天宮的艙門上都有舷窗,航天員可以通過舷窗觀察對面的情況。郝平介紹,在設計時,這是對艙門技術狀態的一個很大的更改,為此,把原來艙門上的機輪結構整個都挪到別的地方去了。

艙門設計上,還有一些特殊的要求。例如,開啟角度不小于100度,使對接通道能夠完全呈現出來。門軸有阻尼設計,不是特別光滑,以確保開關不會很隨意,航天員不小心碰一下、或有點風,不會使門突然關上。

天宮一號的艙門,和神九幾乎完全一樣。景海鵬通過艙門鑰匙,打開了這個艙門。這是天宮一號的艙門首次在太空中開啟。“這把鑰匙很關鍵,鑰匙忘帶就白去了。”郝平笑著說。

航天員離開天宮時,關閉艙門,也不是一件簡單的事情。郝平說,航天員有一個秘密武器:無塵拭布——類似于濕巾,需要進行塑封,保持一定濕度,還要求防火,沒有有毒氣體釋放。航天員要用無塵拭布,對天宮和神九的艙門密封圈先后進行清潔。“如果夾了一根頭發,漏率可能就不滿足要求。”

經過3年研制,研究人員付出了大量心血

郝平說,神九和天宮上的艙門,從初樣到正樣,經過了大約3年時間的研制,研究人員付出了大量的心血。

他舉了一個例子:神九艙門上加裝了一個攝像機,人們就是通過這個攝像機,觀看到對接全過程的。攝像機裝上去后給艙門增加了負載,如何保證艙門不會變形、破壞,專家們做了大量計算、試驗,證明艙門可以承受得住攝像機。

郝平說,這個攝像機在交會對接前,利用專門設計的蝶形螺絲,安裝在另外一個地方,對準艙內。交會對接前,航天員可以很輕松地把它拿下來,換到艙門上去,兩頭的接口完全一樣,以減少在軌操作的復雜性。

這個設想產生后,相關團隊一起努力,設計單位和生產單位前后用了幾個月時間,終于解決了這個難題。

來源:人民日報   編輯:許銀娟

編輯: 許銀娟 標簽: 對接機構 交會對接 艙門 太空 漏率

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