神舟十四號航天員首次出艙看點(diǎn)解析
新華社北京9月2日電 題:神舟十四號航天員首次出艙看點(diǎn)解析
新華社記者胡喆、宋晨
9月2日,神舟十四號乘組完成首次出艙活動。本次出艙與神舟十二號、神舟十三號乘組出艙時(shí)有何不同?又有哪些新的航天技術(shù)讓航天員出艙更加舒適、便捷、安全?
出艙艙門更大
神舟十二號、神舟十三號乘組出艙時(shí),通過的門是位于空間站核心艙節(jié)點(diǎn)艙的出艙口,艙門口徑為85厘米。而本次任務(wù),航天員首次從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙“出門”,這個(gè)“大門”由航天科技集團(tuán)五院空間站結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)抓總研制,艙門口徑達(dá)到了1米,讓航天員在身著艙外航天服的情況下,能夠更從容地?cái)y帶設(shè)備“走出家門、遨游太空”。
看似簡單的幾何尺寸增大,其實(shí)是一項(xiàng)“剛”與“柔”的平衡。利用杠桿放大原理尋找平衡點(diǎn),在保持航天員操作用力不變的條件下使直徑1米的艙門實(shí)現(xiàn)密封,研制難度可想而知。
此次出艙的艙門作為航天器機(jī)構(gòu)中的復(fù)雜產(chǎn)品,涵蓋密封、傳動、鎖緊、導(dǎo)向、潤滑、人機(jī)工效等學(xué)科。艙門設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將這些復(fù)雜的功能落實(shí)到產(chǎn)品的操作細(xì)節(jié)中,航天員出艙前,只需使用艙門門體上配套的操作手柄旋轉(zhuǎn)解鎖,使用助力機(jī)構(gòu)消除殘壓,拉動艙門把手即可完成打開艙門的動作。
同時(shí),艙門還配套了特制的艙門保護(hù)罩,并將艙門檢漏儀作為密封的檢測手段,將艙門壓點(diǎn)開關(guān)作為狀態(tài)輔助判斷,全方位保障問天“大門”的使用安全。
安全繩更長
在順利出艙之后,一條連接航天員與空間站的“生命線”始終護(hù)衛(wèi)左右,這就是由航天科技集團(tuán)五院529廠研制的可伸縮安全系繩機(jī)構(gòu)。
神舟七號任務(wù)時(shí),航天員翟志剛完成我國首次太空出艙活動時(shí)使用的安全系繩是固定長度的系繩,其有效長度僅1米多。
空間站建造任務(wù)中,航天員要完成空間站設(shè)備安裝、檢修等出艙任務(wù),出艙范圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴(yán)格,需研發(fā)一種長度更長且可伸縮的安全系繩機(jī)構(gòu)。
出艙過程中,這種可伸縮安全繩能保證航天員與空間站艙體間超過10米的安全連接,又不會對航天服產(chǎn)生勾掛或干涉航天員的運(yùn)動,還要經(jīng)受住太空中近200℃大溫差、空間輻照、空間粒子等惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。
同時(shí),考慮到人機(jī)工效學(xué)的要求,還要實(shí)現(xiàn)恒力輸出,以保證其收放力不對航天員運(yùn)動產(chǎn)生影響,研制難度較高,之前國內(nèi)并無類似的空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品。
研制團(tuán)隊(duì)?wèi){借豐富的空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力,開展適用于空間站出艙任務(wù)的新型可伸縮安全系繩機(jī)構(gòu)研發(fā)工作,為航天員出艙助“一繩之力”。
針對長距離以及空間環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)需求,研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了一種巧妙的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩的恒力收放,無需電機(jī)提供回轉(zhuǎn)力矩,避免了電纜的引入,保證了航天員攜帶的便捷性和機(jī)動性。
為減小纏繞過程中的阻力、避免空間輻照環(huán)境對鋼絲繩產(chǎn)生影響以及防止鋼絲繩對航天服產(chǎn)生勾掛,設(shè)計(jì)人員選用耐空間輻照的特殊包覆材料對鋼絲繩進(jìn)行保護(hù),確保機(jī)構(gòu)的使用安全。為滿足長壽命使用的要求,還采用了輔助排繩滑輪組引導(dǎo)鋼絲繩排繩的設(shè)計(jì)方案,并通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證,確保10余米長鋼絲繩在機(jī)構(gòu)的狹小空間里上萬次、重復(fù)性的有序纏繞。
儀表與照明分系統(tǒng)更智能
此次出艙任務(wù)中,儀表與照明分系統(tǒng)為航天員帶來了新的“黑科技”:云臺照明燈。隨問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射的云臺照明燈具備全覆蓋角度轉(zhuǎn)動,會為此次出艙任務(wù)點(diǎn)亮艙外環(huán)境,成為航天員艙外行走的“燈塔”。
據(jù)悉,艙外云臺照明燈為空間站首次在軌應(yīng)用的照明設(shè)備,通過多自由度轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以及投光燈光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),使得航天員出艙路徑以及艙外作業(yè)點(diǎn)的照度得到充分保障。
不同于地球,航天員在軌每天會經(jīng)歷大約14次日出日落,體內(nèi)的生物鐘容易被打亂,并可能造成一定程度上的睡眠障礙。
為此,儀表與照明分系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃了空間站多艙段多自由度動態(tài)照明為主、固定照明為輔的一體化、多維度、定量化照明系統(tǒng),提升航天員生活質(zhì)量。
航天員進(jìn)入空間站后,可以根據(jù)個(gè)人需求通過手機(jī)應(yīng)用調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明環(huán)境、睡眠模式、工作模式、運(yùn)動模式,避免長時(shí)間單調(diào)環(huán)境帶來的不適,保證航天員更高效地工作、更放松地享受高質(zhì)量睡眠,讓他們在太空工作和生活更加活力滿滿。
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