中新網(wǎng)9月27日電 題:艙門:航天員從這里走向太空
作者:喬波
“神七”出艙艙門的研制是氣閘艙機(jī)構(gòu)研制最重要的攻關(guān)點(diǎn)之一——航天員將從這里走向太空。
出艙艙門是結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)為適應(yīng)航天員出艙活動而新設(shè)計(jì)的,是保證航天員出艙活動成功的關(guān)鍵單機(jī)和短線產(chǎn)品。
一個(gè)小小的艙門,暗含著很多的“玄機(jī)”,更凝聚了研制人員大量的心血和智慧。
門怎么開?——向里,向外;左開,右開;開到多大的角度;航天員穿上航天服后很笨重,他們能否方便自如地開關(guān)艙門;在真空、高低溫等惡劣條件下,艙門能不能正常開關(guān)?……
研制人員經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和討論,發(fā)現(xiàn):門向外開,雖然不會影響內(nèi)部的空間,但真空壓力會影響門的密封;門向里開,則會最大程度地保證密封性能,是相對安全的選擇,但多少會涉及到影響和占用艙內(nèi)空間的問題;艙門開的角度和艙內(nèi)空間的配置息息相關(guān),一方面艙門在可達(dá)到的空間內(nèi)盡量開大,保證航天員出艙方便,另一方面也要考慮艙門的位置、角度對其他設(shè)備的整體影響,最終艙門開啟“100度”成為權(quán)衡之下的最佳選擇。此外,出于承載和內(nèi)壓的考慮,艙門并不是平的,而是稍呈圓弧狀,使艙門受壓均勻,但考慮到承載和空間使用的問題,艙門的弧度不能太大,必須確定最佳的弧度值……
除了艙門本身外,艙門相關(guān)設(shè)計(jì)難點(diǎn)還有很多。
與“神六”返回艙艙門不同的是,“神七”艙門在軌打開與關(guān)閉的時(shí)候處于真空環(huán)境,并且所處的溫度可能在零下幾十度到零上幾十度。因此,要充分考慮和模擬在軌真空高低溫環(huán)境下的開關(guān)門,并檢測其密封性和開關(guān)力的變化,因?yàn)檫@會直接影響到航天員的生命安全。
艙門壓點(diǎn)開關(guān)和艙門快速檢漏儀就是專門為了保證艙門的密封性而研制的。
“神七”的艙門旁邊分布著幾個(gè)壓點(diǎn)開關(guān),可別小看了這幾個(gè)小小的開關(guān),它們關(guān)系著航天員的生命,圍繞它們的研制也頗費(fèi)了一番周折。
由于所有的儀器設(shè)備都要在真空環(huán)境下工作,如何檢驗(yàn)它們的可靠性就成了關(guān)鍵的大問題——所有的儀器設(shè)備都要在真空罐里模擬真空環(huán)境驗(yàn)證、檢驗(yàn),人不能放到真空罐里做開關(guān)門的試驗(yàn),怎么辦?問題一個(gè)接著一個(gè),研制人員們“兵來將擋,水來土淹”,針對這一情況專門研制了一套像機(jī)械臂一樣的開關(guān)機(jī)構(gòu),人在真空罐外面控制“機(jī)械手臂”來完成航天員要做的解鎖、開門、關(guān)門、鎖門等一系列動作,完美地解決了這個(gè)問題。
怎樣才能確定艙門關(guān)閉嚴(yán)密呢?艙門快速檢漏儀應(yīng)運(yùn)而生。它像一個(gè)反應(yīng)靈敏的“安全衛(wèi)士”,通過內(nèi)部的傳感裝置,感受壓力和溫度的變化,在短短幾分鐘之內(nèi)判斷出艙門是否關(guān)閉完好,并向航天員發(fā)送出“艙門關(guān)閉好了,可以脫下航天服”這樣的確認(rèn)信息。
有一次,在做可靠性試驗(yàn)時(shí),研制人員發(fā)現(xiàn)艙門快檢儀在低溫失重情況下突然失效了!
研制人員并沒有亂了陣腳,大家一致認(rèn)為,此前在常溫常壓的情況下是可以正常工作的,那么這次失效很顯然是由于環(huán)境因素改變引起的。按著這個(gè)思路,大家分頭去尋找問題的根源。結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人劉剛“慧眼”發(fā)現(xiàn)問題出在了一個(gè)密封圈上。這個(gè)密封圈用在艙門快檢儀減壓閥上,這種減壓閥廣泛應(yīng)用于飛機(jī)上,也曾連續(xù)應(yīng)用于神舟四號到六號飛船上,是比較成熟的產(chǎn)品。但是,劉剛深知在飛船研制上,一切“慣性思維”都要不得——一個(gè)小小減壓閥上的密封圈出了問題,就難以準(zhǔn)確檢測出艙門是否泄漏,這將直接影響到航天員出艙活動回來后軌道艙的泄壓,對航天員來說是致命的影響。經(jīng)過反復(fù)的觀察和研究,劉剛認(rèn)為,神舟六號飛船航天員始終處于艙內(nèi)運(yùn)動的狀態(tài),也就是說,始終處于常壓的環(huán)境下,而密封圈在低溫下卻出現(xiàn)了收縮。問題找到了,研制人員重新調(diào)整了艙門快檢儀減壓閥的尺寸,對其結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了微調(diào),徹底解決了這個(gè)問題。
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