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神九利用五種產(chǎn)品對抗失重挑戰(zhàn)。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(jìn)入對接通道,隨后景海鵬成功開啟天宮一號的實(shí)驗(yàn)艙艙門,以飄浮姿態(tài)首先進(jìn)入天宮。航天員劉旺、女航天員劉洋也以同樣姿態(tài)進(jìn)入天宮。這是中國航天員第一次到正在太空運(yùn)行的目標(biāo)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(diǎn)都沒有偏差!”中國航天科技集團(tuán)五院載人航天總體部機(jī)械工程總體研究室副主任、35歲的郝平,通過電視直播關(guān)注著航天員“串門”的全過程,他對艙門的表現(xiàn)十分滿意。
有一點(diǎn)壓力差,打開艙門時就會費(fèi)勁
在太空中開門、關(guān)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(zhǔn)備進(jìn)入太空時,由于軌道艙艙內(nèi)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(xiàn)過交會對接后,艙門打不開的情況。
“這次也準(zhǔn)備了艙門萬一打不開等意外情況的各種預(yù)案,但壓力控制得很好,預(yù)案全都不需要啟用?!焙缕秸f。
神九有3個艙門:位于對接機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)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(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)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(tài)。航天員首先要通過飛船上攜帶的空氣,向通道內(nèi)復(fù)壓,同時打開對接通道平衡閥,保證兩側(cè)壓力平衡。
“航天員在太空不是特別好用力,如果有一點(diǎn)壓力差,打開艙門時就會費(fèi)勁?!?郝平說。
神九一側(cè)的艙門,航天員是通過手柄打開的??紤]方便航天員操作,按照單臂可開艙門的力度設(shè)計(jì),盡量使航天員能夠用比較小的力把艙門打開。
“這就產(chǎn)生了一個矛盾:神九要在太空飛好長時間,艙門內(nèi)兩個密封圈的壓縮量越大,貼合得越好,密封性越強(qiáng),但這同時會導(dǎo)致艙門開關(guān)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(yàn),最后確定的密封圈壓縮率為大于7%。
艙門密封性能,關(guān)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(jìn)行了大量的試驗(yàn)和測試。在保證密封性能的情況下,要求艙門開關(guān)次數(shù)不小于200次。“實(shí)際上能到300次,200次以內(nèi)的可靠性是很高的?!焙缕秸f。
艙門如果夾了一根頭發(fā),漏率可能就不滿足要求
對接通道兩側(cè),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(shè)計(jì)時,這是對艙門技術(shù)狀態(tài)的一個很大的更改,為此,把原來艙門上的機(jī)輪結(jié)構(gòu)整個都挪到別的地方去了。
艙門設(shè)計(jì)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(xiàn)出來。門軸有阻尼設(shè)計(jì),不是特別光滑,以確保開關(guān)不會很隨意,航天員不小心碰一下、或有點(diǎn)風(fēng),不會使門突然關(guān)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?!斑@把鑰匙很關(guān)鍵,鑰匙忘帶就白去了?!焙缕叫χf。
航天員離開天宮時,關(guān)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(jìn)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(jìn)行清潔。“如果夾了一根頭發(fā),漏率可能就不滿足要求?!?/p>
經(jīng)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(jīng)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(jī),人們就是通過這個攝像機(jī),觀看到對接全過程的。攝像機(jī)裝上去后給艙門增加了負(fù)載,如何保證艙門不會變形、破壞,專家們做了大量計(jì)算、試驗(yàn),證明艙門可以承受得住攝像機(jī)。
郝平說,這個攝像機(jī)在交會對接前,利用專門設(shè)計(jì)的蝶形螺絲,安裝在另外一個地方,對準(zhǔn)艙內(nèi)。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(fù)雜性。
這個設(shè)想產(chǎn)生后,相關(guān)團(tuán)隊(duì)一起努力,設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)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