揭秘天宫二号:22.3立方米的人性化宜居环境

揭秘天宫二号:22.3立方米的人性化宜居环境

作者:冯群星

天宫二号是我国建造空间站之前进行技术验证的重要阶段,将首次在一艘载人飞船支持下实现2人30天中期驻留任务。中国航天科技集团公司介绍,为了保障航天员太空驻留期间能安全、舒适,研究人员进行了系列的设计攻关。

多种特殊密封结构防止漏气

天宫二号外部真空、内部有1个大气压。考量其安全性的重要因素,就是两年的在轨飞行过程中,漏气量要非常小。舱内压力、温度、湿度、气体成分等航天员生存条件能得到保障。

就像篮球,再好的封闭结构其实都会漏气,只是好的产品和设计可以让漏气非常缓慢。天宫二号是金属制成的结构,由于功能需要包括观察舷窗、开关舱门等部件,这些都是容易漏气的环节。

据了解,中国航天科技集团公司科研人员根据各种结构特点,在配方、样式和结构设计上进行了大量实验,设计出多种安全可靠的密封结构产品,大的直径长达1米多,小的只有十几毫米。科研人员还专门制作了一套模具,尺寸精度误差不超过0 .01毫米,确保了产品的性能和精度。

除密封性能安全可靠外,密封材料的标准也很高:要安全无毒,能经受住-70℃-200℃高低温交变、高真空、强紫外辐射、带点粒子辐照和原子氧侵蚀等各种复杂环境的长期考验,不产生降解、老化和龟裂,可安全使用30年。

针对“苛刻”的任务特点,中国航天科技集团公司科研人员在原有成熟技术的基础上攻关,先后克服了选材、工艺成型等困难,研制出完全国产、无毒无害的原材料。模拟环境试验表明,材料达到国际同类产品水平,寿命大于30年,各项性能满足设计要求。

22 .3立方米空间内尽可能舒适安静

中国航天科技集团公司介绍,天宫二号首次系统开展面向中期驻留的载人宜居环境设计,从提高生活质量、降低工作负荷、改善睡眠环境、丰富娱乐条件等几个方面,在有限的22.3立方米组合体自由空间内,集成内部装饰、舱内活动空间规划、视觉环境与照明、废弃物处理、物品管理、无线通话等宜居技术,为航天员提供舒适人性化的空间家居环境。

为了让航天员有尽量大的活动空间,工程人员面临巨大的挑战:满足舒适需求的同时,天宫二号必须非常轻且结实。经反复计算,工程人员最终确定了技术状态,研制出如今直径3米多的薄壁“大家伙”。

噪音是航天员舒适生活的另一大影响因素。为最大限度地减轻噪声对航天员的影响,中国航天科技集团公司总体设计人员在天宫二号设计阶段,制定严格的生活区和仪器区噪声控制指标,并通过技术攻关加以解决,以最大限度地把噪声控制在最小的指标范围之内。

自身设计科学还不够,空间碎片、太空垃圾随时都可能对天宫二号造成威胁。有没有可能在空间碎片撞击及时发现、感知并定位撞击所在的位置。科研人员模拟人体的“神经系统”设计了样机,将其加在传统结构上,从而实现撞击感知。据悉,这套“神经系统”有望在将来得以应用。

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逃逸发动机成航天员“定心丸”

观看过神舟飞船发射景象的人们可能会注意到,火箭顶端有一个类似避雷针的尖塔状装置,这是由中国航天科技集团公司四院自主研制,被称为航天员“生命之塔”的逃逸救生系统。

逃逸系统承担着航天员安全救生使命,性能特殊,技术复杂,是我国载人航天工程必须突破的三大技术难关之一。此前,国际上只有美国和俄罗斯掌握了这项技术。

1994年,中国航天科技集团公司四院科技人员出访俄罗斯时,第一次看到逃逸塔。俄方提出高额要价,而且只提供产品,核心技术、设计软件严格保密。不甘受制于人的中国航天人,决心自己开发设计。

1995年4月19日,主逃逸发动机首次热试车点火后不到1秒钟,高燃速火焰瞬间将四个前置喷管弯管部分全部烧穿,试车台成了一片火海。多少人的心血,顷刻间付之东流。科研人员连夜召开故障分析会,成立了十多个工艺技术攻关小组。

经过攻关,中国航天科技集团公司四院科研人员找到了新的绝热材料和成型工艺,攻克了一系列关键技术难关。1998年10月19日,在全面考核神舟飞船应急救生系统综合能力的“0-0”高度逃逸救生试验中,4种型号10台发动机均按指令次第点火工作。这一次,为了确保天宫二号任务成功实施,四院对逃逸固体发动机进行系列技术改进、技术攻关和试验验证工作。一批高精尖新型数字化设备,特别是高精确度的高能


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