新闻资讯 · 2022年 8月 27日

【Telegram中文版】成功出舱!“问天”开门大吉【Telegram中文官网】

科技日报记者 付毅飞

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据中国载人航天工程办公室消息,2022年9月1日18时26分,航天员陈冬成功开启问天实验舱气闸舱出舱舱门。至19时09分,航天员陈冬、刘洋成功出舱。

问天实验舱开门大吉。

记者从中国航天科技集团五院了解到,从抓总研制天舟四号、神舟十四号、问天实验舱,该院科技团队再次全力支撑出舱任务圆满成功。

舱门更大,出入更轻松

神舟十二号、神舟十三号乘组出舱时,是通过位于空间站核心舱节点舱的出舱口,舱门直径为85厘米。本次任务,航天员首次从问天实验舱的气闸舱“出门”,该舱门由五院空间站结构与机构团队抓总研制,直径达到1米,让航天员在身着舱外航天服的情况下,能够更加从容地携带设备通过。

看似简单的几何尺寸增大,其实是“刚”与“柔”的平衡,需要利用杠杆放大原理寻找平衡点,在保持航天员操作力不变的条件下,让直径更大的舱门实现密封。

作为航天器机构中的复杂产品,1米直径舱门涵盖密封、传动、锁紧、导向、润滑、人机工效等学科,但设计团队却将复杂的功能深入浅出地落实到产品操作细节中。航天员只需使用舱门门体上配套的操作手柄旋转解锁,使用助力机构消除残压,拉动舱门把手,即可完成打开舱门动作。

此外,舱门还配套了量身定制的舱门保护罩,并将舱门检漏仪作为密封检测手段、将舱门压点开关作为状态辅助判断,全方位保障其使用安全。

根据在轨的使用需求不同,研制团队还在梦天实验舱等后续任务中配备了多种不同功能的舱门产品。

安全绳更长,太空漫步更自由

航天员执行出舱任务,必须有连接在空间站上的“生命线”时刻护卫左右,这就是由五院529厂研制的可伸缩安全系绳机构。

神舟七号航天员翟志刚完成我国首次太空出舱活动时,使用的是固定长度的系绳,其有效长度仅1米多。但在空间站建造任务中,航天员要完成空间站设备安装、检修等出舱任务,出舱范围更大、操作难度更高、安全要求更严格,需要长度更长且可伸缩的安全系绳机构。

为此,研制团队研发了适用于空间站出舱任务的新型可伸缩安全系绳机构。这种安全绳能保证航天员与空间站舱体间超过10米的安全连接,又不会对航天服产生勾挂和干涉航天员的运动,还要经受住太空中近200℃大温差、空间辐照、空间粒子等恶劣环境考验。同时,考虑到人机工效学的要求,产品还要实现恒力输出,以保证其收放力不对航天员运动产生影响。

针对长距离以及空间环境适应性的设计需求,研发团队创新提出了一种巧妙的设计方案,实现了钢丝绳的恒力收放,无需电机提供回转力矩,避免了电缆的引入,保证了航天员携带的便捷性和机动性。

同时,设计人员选用耐空间辐照的特殊包覆材料对钢丝绳进行保护,确保机构的使用安全。为满足长寿命使用的要求,他们采用了辅助排绳滑轮组引导钢丝绳排绳的设计方案,通过大量试验验证,确保10余米长钢丝绳能在狭小的机构里重复有序缠绕上万次。

照明灯更多,航天员的引航灯塔

此次出舱任务中,航天员可以在更清晰明亮的环境下开展舱外操作,这得益于仪表与照明分系统为航天员带来的两台新神器:云台照明灯。

空间站规划了舱外多舱段多自由度动态照明为主、固定照明为辅的一体化、多层次、多维度照明系统。随问天实验舱发射的舱外云台照明灯具备全覆盖角度转动功能,通过多自由度转动机构以及投光灯光学系统设计,使航天员出舱路径以及舱外作业点的照度得到充分保障,成为航天员舱外行走的“引航灯塔”。

其实除了出舱,仪表照明分系统对航天员的呵护也体现在太空生活的每时每刻。

不同于地球,太空没有昼夜、四季的变化。航天员在轨每天会经历大约14次日出日落,体内的生物钟很容易被打乱,并有可能造成一定程度上的睡眠障碍、倦怠和健康损害及工作效率降低。

而通过该系统,航天员进入空间站后,可以根据个人需求通过手机APP调节舱内照明环境,在睡眠、工作、运动等模式间切换,以避免长时间单调环境带来不适,保证高效工作、高质量睡眠。