“神七”问天

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  “神舟七号”载人宇宙飞船于今年9月25日21时10分成功升空,中国航天员两天以后首次实现了太空行走。下面我们就选取大家最感兴趣的航天员出舱和伴飞小卫星两个话题,从不同角度来解读“神七”。
  “神七”出舱活动分为4个阶段:在轨组装、检查与训练段,出舱准备与过闸段,舱外活动段以及返回过闸段。其中最长的是第一阶段,历时14.5个小时;最危险和最难的。则是舱外活动段。
  在这4个阶段中,航天员要经历数百个步骤,其中有8个节点尤为重要,穿衣、开门、行走成为“神七”航天员出舱活动三大“高难动作”。
  1.试穿舱外航天服 在正式出舱的前一天(9月26日),两名航天员翟志刚和刘伯明对舱外服进行组装、测试和试穿。飞船发射时,舱外服是打包固定在轨道舱壁上的,因此航天员首先要启封服装,然后把各部分组合成一件完整的舱外服,再把净化器、氧瓶、电池、无线电遥测装置等可更换部件装上航天服。宇航员实际上是双腿跃起钻进预先“站”着的航天服的。
  在“钻”进服装后,还要对服装进行尺寸调整、气密性检查和全性能测试,一切正常,这才算“穿好”了舱外服。在“穿衣”的过程中,两名航天员互相配合,一人操作时,另一人读操作手册并进行确认,以确保所有操作万无一失。试穿前的准备工作费时达十多个小时,而“穿衣”的过程只用了十几分钟。
  2.在轨训练穿上舱外服后,航天员进行移动和各种模拟操作,以体验失重状态下移动和操作的特点——毕竟,地面上用于失重训练的水槽,并不能提供真正的失重状态。同时,航天员还要找好开舱门的位置和手脚的着力点。
  3.搬家“神舟七号”的轨道舱既是航天员的生活舱,又是航天员出舱活动的“过渡地带”即气闸舱。因此,在进入第二阶段——出舱准备与过闸段后,航天员要做的第一件事就是把轨道舱里不能耐受低压的物品转移到返回舱。这些物品包括食品、供水器、饮水嘴、尿液储箱管路、手持摄像机、医学检查用的血乳酸仪,等等。“搬家”完成后,返回舱与轨道舱之间的门必须关上,否则,返回舱也成了真空、低压的“太空舱”了。
  4.泄压 第二天正式出舱前约两小时,航天员再次穿上舱外服,然后检查服装和舱对接系统的状态及气密性。在舱外服加压的过程中,轨道舱慢慢泄压。轨道舱气压泄至3千帕时,舱外服与飞船的气液组合连接器断开,服装转入完全自主供氧和冷却状态。此时,舱外服里的压力是40千帕——这是人体能够承受而又保证灵活性与气密性的压力值,轨道舱则逐步接近真空。
  5.开门 轨道舱气压降至2千帕左右,翟志刚就可以开门准备出舱了。在太空中开门,讲究不少。首先是解锁,然后拉着舱门的手柄把门开到60度。等到舱内外压力平衡了,再把门完全打开。从电视直播中我们可以看到,在翟志刚打开舱门的过程中,第一次打开舱门后,又很快关闭了舱门,这是因为第一次打开时,舱门的位置没有完全弄好,门打开后,翟志刚挪不开身,所以,第二次他找到了恰当的位置。再把舱门打开。打开门、出舱之前,航天员还要给舱门罩上一个保护罩,以防止在出舱过程中发生剐蹭。最为困难的是,航天员始终需要用一只手固定身体,上述动作都是单手来进行的。
  6.出舱取实验材料 头先脚后,是航天员出舱的“标准动作”。翟志刚半个身子探出去后,对着推进舱上的摄像头向地球上的人们汇报“我已出舱,感觉良好”,然后取下放置在轨道舱外壁上的实验材料,递给舱里的刘伯明。
  7.太空行走 实验材料递入舱内后,翟志刚沿着轨道舱壁行走。他身上有两条安全系绳与母船相连,每一步操作之前,都先在舱壁的扶手上固定好安全系绳的挂钩,一根固定好了,另一根才能改变位置——对于太空行走,挂钩严格地交替换位,是一条最最重要的“军规”,否则,航天员就可能脱离母船,成为“太空飞人”。
  在失重的环境中,身体没有任何可以依靠的发力点。因此,翟志刚只能在安全系绳挂钩的帮助下,通过手在飞船舱壁把手上位置的改变来实现身体的移动。从这个角度看。与其说是太空漫步,不如说是“太空漫移”。
  8.返回 与出舱相反,翟志刚在进入轨道舱时,采用脚先头后的姿势。接下来,又是一系列与出舱相反的程序:关舱门,轨道舱复压。直到轨道舱内压力恢复后,航天员才能慢慢脱下舱外服。等到轨道舱与返回舱压力确认一致后,两舱之间的门被打开,出舱活动全部结束。
  
  小卫星首次伴飞
  
  “神七”飞船于9月27日在绕地飞行进行到第31圈的时候,释放了一颗小卫星(本文简称“伴星”)。小卫星伴飞也是“第一次”——这是中国航天史上第一次进行卫星二次释放的试验。小卫星伴飞是各航天大国争相发展的前沿技术,它具有3大突出功能和意义。
  第一。进行微小卫星技术试验验证,发展空间应用技术。伴星具有体积小、重量轻、任务配置灵活、机动和可在主航天器上释放人轨等特点,是微小卫星的一种,在未来空间应用中具有独特的技术优势。在世界航天领域受到广泛关注和重视,国外已有多个研究和发展计划在实施中。
  伴星集能源、定位、测控通信和载荷应用等多功能于一体,安全性、可靠性要求高,研制难度大。载人航天应用系统瞄准未来空间应用需求,采用了大量新材料、新工艺、新器件,解决了结构、热控以及在轨控制等多项关键技l术,研制了我国第一颗载人航天应用伴星,填补了空白,为今后开展更广泛的空间应用积累经验。
  第二,为实施交会对接任务积累经验。通过“神七”任务伴星对飞船绕飞试验,能够验证地面测控系统同时对空间飞行两个目标进行轨道测量、预报和控制的技术,为将来交会对接地面引导控制积累经验。
  第三,为主航天器提供服务。利用伴星对主航天器相对近距离绕飞的能力,未来能够提供对主航天器进行全方位的可重复、高清晰观测,获取主航天器完整、多角度图像资料信息,从而为测控人员、工程决策层掌握主航天器运行技术状态提供更多信息。
  “神七”飞船这颗“伴星”的任务是用CCD立体相机近距离为在轨飞行的“神七”拍照。通过它我们获得了首张中国航天器在轨飞行的三维立体外景照片,它将成为中华民族飞天的永久性历史见证。
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