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核心提示:五星红旗飘扬太空,世界目光聚焦中国。2008年9月28日,我国航天员在顺利完成首次空间出舱任务后安全返回,神舟七号载人航天飞行取得圆满成功。我国由此成为世界上第三个独立掌握出舱活动关键技术的国家,中华民族漫步太空的梦想终成现实。
随着翟志刚身着“飞天”舱外航天服迈出太空第一步,中国航天人再次为亿万中华儿女奉献出新的惊喜——中国成为世界上第三个掌握了空间出舱技术的国家。
长征,神舟,飞天……一个载人航天工程,创造了多少值得亿万中国人铭记的不朽名字?
虽然起步晚了几十年,但中国的神舟飞船总体性能优越,其“三舱一段”的结构与总体方式具有鲜明的中国特色,可用空间大,智能化程度高,适用性强,可一船多用。
同国外废弃轨道舱的做法不同,神舟的轨道舱可留轨半年,作为一颗科技卫星继续进行空间科学探测和技术试验。这种独创性的大胆设计,为今后实施飞船和空间飞行器交会对接技术的突破奠定了基础。
托举神舟飞天的运载火箭,可靠性和安全性分别达到98%和99.7%。如同它那个让中国人倍感自豪的名字长征一样,几十年来,它始终是令中国人自豪的伟大创造。
1992年,当中国载人航天工程正式启动的时候,尽管我们已经掌握大推力火箭和返回式卫星技术,但对于载人航天,却几乎一切从零开始。
短短十几年中,现代化的航天城拔地而起;高技术集成的指挥控制中心开始启用;苍凉戈壁滩,建起了国际一流的发射场;茫茫大草原,建成了安全可靠的着陆场……
载人航天,是中华民族最伟大的创举之一。从长征火箭、神舟飞船到“飞天”舱外航天服,载人航天征程中涌现的一个个奇迹,无一不是中华民族在伟大复兴征程上的标志性创造。
最早具有飞天梦想的中华民族,在我们实现梦想的飞天之路上,曾一度远远地走在了美、俄等航天大国的后面。虽然起步较晚,但中国载人航天工程实现了跨越式的发展。从梦想到现实,其间跨越的何止千山万水?
这跨越的基石,就是独立创造的精神。
一个民族的智慧、一个国家的创造力,往往需要一些标志性成果来证明。神舟一次次圆满飞行,一次次向世人昭告,中华民族完全有能力凭借自己的创造能力,在世界高科技领域占据一席之地。
面对太空,神舟的航程才刚刚开始。但,如同一台永不停歇的助推器,中国人特有的创造精神必将托举着已经起飞的神舟飞得更高、更远。
起飞
[记录]
神七发射全记录
“……5、4、3、2、1。”随着零号指挥员郭忠来清晰有力的倒计时口令,所有人都屏住了呼吸。
“点火——”
1500米外的移动发射平台上,一股橘红色的火焰从长征二号F型火箭底部猛地喷射出来。
1,2,3,4……足足4秒钟时间,火箭仍稳稳地坐在发射平台上——似乎如即将远行的游子,不愿意离开母亲温暖的怀抱。
等待,让人透不过气的等待。480吨重的火箭,似乎压在每一个人的神经上。
这4秒的停滞,就如同跳水运动员在起跳前猛地将跳板踏下蓄势。现在,那股蓄积的力量——604吨的巨大推力开始托着火箭徐徐升起。
火箭底部喷出的几千摄氏度高温的烈焰,在几秒钟内就将导流槽中数百吨水变为蒸汽。烈焰与蒸汽被压迫着从左右两侧的槽口喷薄而出,随即如同巨大的蘑菇云腾空而起。高达数十米的烈焰,一刹那将整个戈壁辉映得如同白昼。
巨大的呼啸声骤然而至,似炸雷滚过,如天崩地裂。数千米外观摩席上的观众同时感受到了滚烫的气浪和耳膜的强烈震动。
长征二号F型火箭开始了它的第7次飞行,也开始了长征火箭家族的第109次飞行。
飞翔!飞翔!火箭加速上升,一束炫目的金色火光划破墨蓝色的天幕
第12秒,火箭的尾部像被什么力量拽了一下,高速飞行的箭体向着东南方向微微拐了一个弯。
越飞越快、越飞越远的火箭,渐渐成了夜幕中的一个亮点。
“火箭飞行正常!”
“跟踪正常!”
“遥测信号正常!” ……
广播里,好消息一个接一个传来——
第120秒,“逃逸塔分离”——这意味着火箭和飞船越过了最为危险的上升段前两分钟;
第136秒,“助推器分离”——火箭进入52公里高空,捆绑在箭体上用以增加推力的4支小火箭完成了使命;
第159秒,“一、二级分离”——在飞过平流层和中间层之后,火箭芯一级自动脱离,芯二级就要和飞船一起接近大气层的边缘;
第200秒,“整流罩分离”——火箭已经飞出稠密的大气层,神舟七号在太空中露出自己的真面目——飞船不再需要整流罩的保护了……
“神舟七号报告:舷窗打开!”
当听到从110公里的高空中传来翟志刚清晰的报告声,酒泉卫星发射中心指控大厅内,首飞太空的“航天英雄”杨利伟鼓起掌来。
第583秒,火箭以7.5公里/秒的速度,将飞船送到近地点200公里、远地点350公里的椭圆轨道入口。而此时,火箭的燃料也消耗殆尽,即将以悲壮的方式与飞船告别。
“船箭分离!”当郭忠来大声报出这一喜讯时,指控中心大厅内凝固的空气一下子沸腾起来。
21时26分许,停泊在太平洋的远望五号测量船捕获飞船信息。飞船的舱内图像清晰地显示在指控中心的大屏幕上。
3位航天员表情沉稳。翟志刚报告:“神舟七号感觉良好!”
21时33分,载人航天工程总指挥常万全宣布:“神舟七号飞船已经进入预定轨道,发射取得成功!”
抬头望去,夜空中星光点点。载着3位航天员开始了绕地球飞行的神舟七号,是今夜星群中最亮最引人注目的一颗……
[权威揭秘]
剖析神七飞船结构与外形
神舟七号飞船与此前的6艘飞船相比,结构和外形没有本质区别,但为适应航天员出舱活动,还是进行了历史上最大的一次改进。飞船结构与机构分系统设计人员对这些变化进行了详细剖析。
少了一对太阳帆板,
多了一颗伴飞卫星 外观上,神舟飞船原来都有两对太阳帆板,一对在推进舱上,一对在轨道舱上。神七轨道舱不再留轨试验,因此去掉太阳帆板。
轨道舱的顶部,安装了一颗伴飞小卫星。
小卫星旁边,是数个圆球形的气瓶,气瓶中的高压气体用于航天员出舱活动时轨道舱的泄复压。轨道舱顶部的位置,在神舟八号时将安装一个交会对接机构,用于与空间站对接。
在神七的轨道舱壁上,还能看到像双杠一样的扶手,这是航天员太空行走时要用的。
三舱优于单舱或两舱 神舟飞船一直都是推进舱、返回舱、轨道舱的3舱结构。设计人员说,这并非随意之举,而是有科学道理。
美国第一艘人造飞船为单舱式,俄罗斯的第一艘飞船为两舱式。在载人航天的实践中,各国科学家发现,3舱结构效益最佳。
飞船返回时,与大气剧烈摩擦产生的高温和过载,使航天员面临生死考验。科学家不得不选择放弃那些不需要返回地面的仪器,从而降低技术难度,提高返回安全性。
3舱飞船既能满足动力、航天员生活场所、乘员返回地球这3大基本功能,又能在返回时尽量“轻装简从”。
另外,3舱结构也提高飞船飞行的可靠性,即便其中一舱出现故障,其他舱段还可以工作。
飞船形状为何有些奇怪
设计人员介绍,飞船不是有意追求科幻效果,而是根据需要设计形状。
在太空的高真空环境下,飞船内外有一个大气压的压力差,这种压力大得足以把一辆小汽车或是一架飞机压瘪。
大量地面试验证明,圆形抗压能力最强,另外,圆形还能为乘员提供最大内部空间。因此飞船3舱呈圆柱或圆锥形。
形状最奇性的要属返回舱,像一个倒置的大钟。这是因为返回时这个舱在重力的作用下降落,必须底大头小才能像不倒翁一样保持姿态稳定。同时,这种形状也有助于更好地散去返回舱与大气剧烈摩擦时产生的高热。
托举神七飞天的“另类”火箭
一尊白色巨塔在烈焰的簇拥下稳稳升空,伴随着巨大的轰鸣,在戈壁滩静谧的夜空里划上了一道优雅的弧线。当飞船准确入轨的数据如约呈现在大屏幕上时,指控大厅里爆发出了阵阵欢呼……
这是中国“神箭”长征二号F型火箭第7次将神舟飞船安然送入太空。为了这一刻,火箭团队的215名队员拼搏了1000天。
一枚单发订制的“另类”火箭
“与前几发火箭不同,运载神七的这枚火箭是单发订制的。”载人航天工程火箭系统总指挥刘宇透露。
本来,按预先规划,到神六为止,现有状态下的长征二号F型运载火箭就完成使命,准备“退役”了。但工程进展中,计划做了调整,总指挥部决定,神舟七号飞船继续用长征二号F型火箭运送上天。
火箭系统只好再加制一枚火箭,这样,从神一到神六,运载火箭都是组批生产,而运载神七的火箭却是单发订制,成了一枚“另类”火箭。
刘宇说,“批量生产是10个里面挑上五六个,质量会很有把握,而单发订制,一件产品只生产一个,做出来什么样就是什么样,手还没练熟,工作已经结束了。”
这就对工作人员提出了更高的要求,“一个是生产环节要求用心工作,一次做好:一个是后续测试验收,必须严格把关,发现不合格的坚决打回重做。”刘宇说。
高标准研制,高标准验收,在发射前的系统评估中,单发订制的这枚“另类”火箭可靠性指标达到了0.9807,所有测试全部过关。
关乎发射成败的改进
与3年前发射神六相比,运送神七的这枚火箭有36项技术改进。
“其实长征二号F型火箭已经是一个非常成熟的型号了,在成熟技术上哪怕做一个小改动,对设计人员的压力都是非常大的。”载人航天工程火箭系统总设计师荆木春说。
36项改进中,有两项关乎发射成败,尤其引人注目。
“一个是‘加气囊’,一个是‘铝改钢’。”荆木春概括。
所谓“加气囊”,就是在火箭助推器内安装了“变能蓄压器”,目的是降低火箭上升中的振动,让航天员乘坐起来更舒适。
“蓄压器就像一个大气囊,把助推器里液体的共振给‘吸’掉了。”荆木春打了个直观的比方。
道理听起来简单,但蓄压器的“吸振”能力必须随火箭飞行时振动频率的变化而变化。此外,蓄压器容积多大?安装在什么位置?从第几秒开始工作?这都需要大量的分析测试。
第二项“铝改钢”同样听起来简单,做起来难。
“我们观察神六的遥测数据,发现火箭飞行第415秒时,二级轨舱的温度传感器、热流传感器指数微有下降。”荆木春说。
从掌握的数据看,这个细小的疑点对飞行影响并不算大,但研究人员并没有放过它,在做了大量检测后,终于找到了“元凶”:制作二级增压管路的铝合金材料,由于耐受不住高温而发生了轻微漏气。于是,他们用耐高温的不锈钢管材替代了铝合金。
火箭是一个大系统,所谓“牵一发而动全身”,一个改动可能影响到其他几个、甚至十几个部件,为此,每走一步都要慎之又慎。
“国军标”的第一个用户
“国军标”,就是电子元器件的国家军用标准。这是我国电子元器件工业“十五”期间的一项专项工程,长征二号F型火箭是它的第一个“用户”。
“火箭上所有相关的电子元器件,都要按“国军标”的新标准重新订制。”张智说。
他们算了一下,一共涉及56个任务承担单位,473个课题攻关,6次飞行试验下来,箭上产品有3.6万多只。
带来的工作不止是更换一下新器件,张智举例说:“有的元器件,本来是不密封的,现在密封了,那么它的体积就可能增大,原先的位置就安装不下了,这样整个线路板就要重新做,其他器件也要做相应的调整。”
元器件可靠性大大提高的同时,性能参数也发生了变化,随之而来,产品名称标注也要做相应的改变。为这事,一贯好脾气的张智和同事们较起了真。
“那次,有个传感器加了抗干扰线路,我们一个设计人员还沿用过去的编号。他的理由是:这个器件只有我这个型号用,其他人都不用,那就不用改了,反正我自己知道就行。”张智回忆。
“光你一个人看懂可不行,还得让他人、让后人看懂。”张智坚决不同意,几番争执之下,他瞪眼拍了桌子,“凡事都得按规矩来,标准比惯例重要!”
“我最讨厌‘惯例’这个词。”张智后来说,“科学管理,严格执行标准是最基本的理念。”
经这样严格的把关控制,火箭在发射场的试样首飞没有发生一例元器件失效,创造了长征火箭重点型号历史上首飞元器件失效数零纪录。
出舱·太空行走
[记录]
中国太空行走全记录
千年梦想,16载拼搏,万里飞天路。
2008年9月27日,中国人终于把第一行足迹,印在了无垠的太空。
关键词:试衣
早在出舱活动的前一天,航天员们就开始了准备工作。
神七在轨飞行第9圈起,航天员翟志刚、刘伯明进入轨道舱,开始对舱外航天服进行组装和检测。
我国的“飞天”舱外航天服与俄罗斯“海鹰”舱外航天服的组装及测试是交替进行的。组装过程中,航天员头戴耳机和头灯,身着蓝色的舱内工作服,在“飘浮”中一人操作,另一 人读操作手册进行确认。这个过程长达十几个小时。
“钻”进服装后,航天员进行了服装尺寸调整、气密性检查和全性能测试。测试结果显示:一切正常。
26日晚,两件舱外航天服组装检测完毕。翟志刚穿着我国研制的“飞天”舱外航天服,第一次在茫茫太空中的神七轨道舱内亮相。
关键词:训练
身穿纯白色“飞天”舱外航天服的翟志刚和身穿米白色“海鹰”舱外航天服的刘伯明,在活动空间不足5立方米的轨道舱内来回“飘荡”,进行了移动训练和设备模拟操作训练。
虽然穿上舱外航天服的航天员显得有些“臃肿”,但他们的动作仍然称得上灵活。
训练持续了1小时左右,两位航天员把整个在轨准备和舱外活动预演了一遍。
关键词:搬家
27日中午,航天员开始出舱与过闸准备,把轨道舱里不能耐受低压的物品转移到了返回舱。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。
几位航天员把这些物品妥善打包后,传递到返回舱,并捆绑固定好,随后关上了轨道舱与返回舱之间的舱门。
留守在返回舱内的刘伯明,身边“堆”满了各种颜色的包裹。
关键词:穿衣
遥测信号再次“搜索”到神舟七号,翟志刚、刘伯明将“飞天”与“海鹰”舱外航天服穿戴完毕。与上次试穿相比,这次穿着用了更短的时间。
之后,他们对舱外航天服和舱载对接系统的气密性进行了检查。
自此,舱外航天服进入“实战”,即将辅佐航天员执行出舱任务。
舱内摄像机自下而上,“扫描”着身穿“飞天”的翟志刚。在他头顶,是通向太空的轨道舱舱门。
关键词:泄压
两位航天员打开轨道舱泄压阀,启动舱外航天服加压系统,并开始吸氧排氮。
由远望五号测量船传回的画面显示,在这一期间,身穿“飞天”的翟志刚扶住舱内扶手,一直静静“站”在轨道舱内。
地面不时提醒两位航天员,在吸氧排氮期间要“注意深呼吸”。
在16时11分的医学确认中,翟志刚、刘伯明分别报告:“感觉良好。”
随后,航天员向地面报告:轨道舱完全泄压。
关键词:开门
开门,这个普通人曾做过千百次的动作,在太空里颇费了一番“周折”。
16时34分,地面下达出舱指令。翟志刚“浮”到轨道舱舱门附近,伸手转动舱门手柄。圆圆的舱门很像一只井盖,舱门手柄则像表盘上的指针。
没有着力点,翟志刚一手握住身旁的扶手,一手去拉舱门,隐约传来他用力时的喘息声。
多次“使劲儿”,舱门终于打开一条缝,神舟飞船第一次向宇宙敞开大门。一道明亮的蓝光照进舱里,把半个轨道舱也染成了天蓝色。
太空,在中国人面前豁然敞开。
关键词:出舱
先探进太空的,是翟志刚的左手。
他握住一只安全系绳的挂钩,把它挂在了舱门附近的出舱扶手上,
随后,翟志刚探出上身,挥手致意,手臂上黄底红字的“飞天’’标志十分醒目。
“神舟七号报告,我已出舱,感觉良好,神舟七号向全国人民、全世界人民问好!”翟志刚用他洪亮的嗓音,说出了世界上第354个出舱的航天员进入太空后的第一句宣言。
关键词:行走
翟志刚全身已“飘”在太空里。他左手抓住出舱扶手,右手接过刘伯明送上来的一面小小的五星红旗,向着太空挥舞起来——此刻,指控大厅又响起一阵热烈的掌声和欢呼声。
鲜红的旗帜、雪白的“飞天”、银色的飞船、深黑色的太空,构成一幅绝美的图画。
把国旗送回舱里,翟志刚继续“行走”,他两手交替攀住扶手,缓缓移动,身体几乎“倒立”在飞船上。
其间,粗粗的电脐带缠挡在了翟志刚两腿之间。他用力固定住身体,两腿轻轻踢动,顺利绕过了电脐带。
全部过程中,翟志刚动作十分轻柔、镇定,没有和飞船发生任何撞击。
关键词:回舱
与出舱相比,回舱过程似乎要简单些。
翟志刚两手攀住飞船扶手,两脚探进了船舱。反复试了几次,他找到了合适的角度和着力点,把第一根安全系绳解开。此后的第二根安全系绳就顺利得多,几乎是一眨眼间,他就解了下来。
随后,他试着把身体连同那个硕大的背包“塞”入船舱。微微调整了几次,他很快通过舱门,随即缓缓“沉”入了神舟七号轨道舱。
17时00分35秒,翟志刚关闭舱门。
关键词:脱衣
舱门检漏进行了10分钟左右,航天员又关上泄压阀、打开复压阀。轨道舱与舱外服顺利升压。确认安全后,航天员脱下了舱外服。至此,神舟七号出舱活动任务圆满结束。
[权威揭秘]
中国创造!——解密“飞天”航外航天服
名字叫“飞天”,重量120公斤,造价约3000万元人民币,可靠系数0.997,可以支持4个小时的舱外活动
神七航天员出舱行走,舱外航天服是关键。
中国研制的舱外服是什么模样?在航天员出舱行走过程中到底会起到什么样的作用?来自中国航天员科研训练中心的设计师们一一揭开这些数字背后的“谜底”。
穿在身上的“飞船”
现场观察:最高能达到2米,躯干像盔甲,四肢像面包,再背上1.30米的大背包……这就是中国的舱外航天服,在没有加压的状态下,软软地躺在中国航天员中心一间实验室里。
服装通体纯白,从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套、靴子。从内到外,则分为6层:由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层、橡胶质地的备份气密层、复合关节结构组成的主气密层、涤纶面料的限制层、通过热反射来实现隔热的隔热层、最外面的外防护层,服装的四肢装有调节带,通过调节上臂、小臂和下肢的长度,身高1.60米~1.80米的人都能穿上这套衣服。
壁厚仅1.5毫米的铝合金躯干外壳上密集着各种仪器:电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅是十几厘米见方的电控台里,就有照明、数码管控、机械式压力表等9个开关,气液控制台里的阀门更是多达20多个。
这完全就是把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。别说是怎么操作,就是每个开关的位置,要记得一清二楚,也不是件容易的事——难怪航天服手腕处装有一面小镜子,航天员可以通过镜子,随时察看自己身上的各种开关。
专家解说(航天医学工程总体研究室主任刘伟波):舱外航天服是我国第三次载人航天飞行中最难的一项技术。虽然都是航天服,舱外服跟舱内服完全不一样。舱内服只保证压力,但舱外服什么都要管。飞船的大多数功能,都要在舱外服里实现。可以说,舱外服就是一个穿在身上的小型飞船。
总的来说,舱外服为航天员提供 3方面的保障。一是辐射、真空、微流尘等环境的防护;二是生命保障,也就是要保持一个适合人生存的气体和温度湿度环境;三是良好的功效保障,保证航天员穿着舱外服能开展维修器材等太空作业。
“重而不笨”的中国特色
现场观察:重而不笨、行动灵活,是中国舱外航天服的一大特点。设计师们在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等关节处,使用了气密轴承。在轴承的作用下,航天员的手脚可以随意转动,同时能严格保证气密性。手背则用上了可以翻折的热防护盖片,不仅能提高手指的热防护能力,还能保证手指的关节活动性。
舱外用的手套,看上去特别厚实。把大拇指以外的4个指头缝合在一起的话,有点像拳击手套。手背为白色,手心和指头是灰色的——密密麻麻的灰色橡胶凸粒,具有防滑和隔热的作用。航天服虽然是“批量”生产的,手套却是用国际上先进的“三维数字扫描”技术,为每位航天员量身定做的。
出舱活动主要靠手完成操作和“行走”,手套必须灵活,同时又得有相当的厚度以保证气密性、隔热性,这在材料与工艺上几乎是矛盾的。科研人员经过无数次试验,终于制造出了既安全又灵活的手套。中国舱外服的手套灵活性国际一流,航天员能够轻松握持直径为25毫米的物体。
航天服的左臂上印着鲜红的国旗,右臂上有两个大字:“飞天”。
专家解说(航天服研究室主任刘向阳):“飞天”是中国研制的第一代舱外航天服,整体设计和各部件的设计、组装都是中国人自己完成的。就完成目前任务的能力而言,接近国际水平。
这套舱外服有很多我们独有的特点。在关节上,科研人员巧妙地利用了仿生结构,使关节活动更自如。电控系统上,中国舱外服全部采用数字信号处理,显示屏则采用了国际上最先进的OLED技术,使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受高低温,显示色彩更艳丽,以方便航天员查看。
舱外服就单个设备而言,功能不一定强大,但在系统的集成上具有优势。
“坐进”航天服
现场观察:舱外服是门大学问,穿舱外服同样不简单。与其说是“穿”航天服,不如说是“坐”航天服——两名航天员小心翼翼地把双腿伸进航天服的下肢,臀部放在航天服的背包沿上,然后关闭背包门,把自己裹在了庞大的航天服中……
这个过程也就一两分钟。但之前的准备工作需要花不少时间:航天员在穿上贴身内衣以后,首先要穿一件能够测量心跳、体温的生理背心,接下来是防静电的连体内衣,第4层是给人体散热的液冷服,然后戴上通讯装备,最后才穿舱外服。
穿衣服全程搬到天上,就更复杂了。虽然120公斤的重量在失重状态下不会对航天员造成负担,但在太空进行任何精细的操作都是很困难的。
神七飞行结束后,手套将随返回舱带回地面。由于体积、重量的限制,费这么大劲儿穿上的舱外航天服,在完成出舱任务脱下后,只能留在天上了。
专家解说(航天员选拔训练研究室主任吴斌):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。进入服装后,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,执行出舱活动的航天员与留在轨道舱的航天员互相配合,一人操作时,另一人就读操作手册并进行确认,以确保所有操作万无一失。
这是个非常细致而又累人的活。比如,“舱外服启封”项目分为21个操作单元,其中仅仅是“解开舱外服的包装物”又包含了12个大步骤,每个步骤分为用工具钳剪开固定舱外服的钢丝和带子、用工具卸掉扳手和螺丝等数十个动作。整个过程长达近15个小时。
返回
[记录]
神七航天员平安回家
28日,在完成了一系列太空壮举之后,神舟七号飞船带着3位飞天英雄踏上回家的路。
12时50分左右,神舟七号返回舱舱门关闭。
15时许,担任搜救回收神七飞船任务的车队从四子王旗乌兰花镇出发,开始向主着陆场进发。
15时30分许,神七飞船返回舱已进入最后一圈寰宇旅行。
16时,主着陆场地面搜救分队正向飞船理论落点全速开进。
16时40分许,各测控站点进入神七飞船返回跟踪的10分钟准备。地面搜救分队已抵神七飞船预定着陆地域。
16时49分,远望三号测量船向飞船发出返回指令,飞船开始第一次调姿。返回舱与轨道舱“挥手”作别。
随即,飞船进行第二次调姿,发动机点火制动,飞船正式踏上归乡路程。
与此同时,主着陆场6架搜救直升机全部起飞。
17时05分后,飞船飞越印度洋上空,向着祖国飞来。北京飞控中心向各测控点发出落点预告。
当飞船进入黑障区时,飞船与地面的通讯暂时中断。黑障区是飞船再返回大气层后无线电信号中断的飞行区段,离地100公里到40公里。此阶段最为扣人心弦。
17时30分左右,北京飞控中心指控大厅大屏幕显示,飞船主降落伞已经打开,橘红色的巨伞在蔚蓝色的天幕下缓缓飘降。指控大厅传出一片惊叹声。
几乎就在同一时刻,搜救直升机报告目视到目标。
17时37分,飞船成功着陆,返回舱横卧在松软的草地上。北京航天飞控中心指挥大厅里,工作人员握手相庆,掌声一片。
这一刻,距翟志刚他们离开大地2天又20小时27分钟。
经过半个多小时的重力再适应,翟志刚第一个自主走出返回舱舱门,刘伯明、景海鹏依次出舱。站在祖国的土地上,3位航天英雄向人们挥手致意。现场气氛热烈。
北京航天飞行控制中心,载人航天工程总指挥常万全宣布:神舟七号载人航天飞行任务圆满成功。
夜幕降临,北京航天城上空升起绚烂礼花。3位航天员的飞天壮举已永远定格在浩渺的太空之上。
[权威揭秘]
神七飞船返回地面需经四阶段
神舟七号载人飞船返回地面需要经历4个阶段:制动飞行阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段、着陆阶段。
一是制动飞行阶段。当飞船在太空中运行最后一圈,经过好望角上空时,测控指挥部门向飞船注入返回指令,飞船调整飞行姿态,按程序点燃发动机制动,完成离轨操作任务,进入返回轨道。
二是自由滑行阶段。由于此时飞船是保持无动力的飞行状态,这一阶段也叫大气层自由下降阶段或过渡阶段,当飞船飞行高度降至距地球约140公里时,推进舱与返回舱分离。推进舱在穿越大气层时烧毁,返回舱继续下降。
三是再入大气层阶段。这时,返回舱距地球约100公里,飞船表面和周围气体摩擦产生巨大热量,在飞船表面形成的高温等离子气体层将屏蔽电磁波,使飞船在约240秒的时间内暂时失去与地面的联系,这就是通常所说的“黑障”现象。返回舱距离地球约40公里时,“黑障”现象消失,返回舱恢复与地面通信联系,继续下降。
四是着陆阶段,当返回舱降至离地面约10公里时,便进入最后的着陆阶段。回收着陆系统开始工作,弹出伞舱盖,连续完成拉出引导伞、减速伞、主伞的动作,飞船开始缓缓下降。在距离地面约1米时,4台反推火箭发动机点火,使飞船以1米-2米/秒的速度实现软着陆。
航天员出舱前要先在舱内等一段时间
翟志刚、刘伯明、景海鹏三名航天员乘坐神舟七号飞船回到地面后,在返回舱里经过半个多小时的休息后才自主出舱。中国载人航天工程航天员系统航天医学工程总体室主任刘伟波说,这主要是为了让航天员有充足的时间进行重力再适应。
刘伟波说,这一适应过程至少要半小时。他说,生活在地球正常的重力环境下,人类中枢神经系统的调节功能和各方面生理功能都适应了地表的重力环境。航天员进入太空后,人体中枢神经系统和各方面生理功能都要逐步适应失重环境。当航天员重返地面,身体又面临一个从失重到正常重力环境的重新适应过程,这个过程被称为“再适应”。
刘伟波说,失重条件下,所有重力性的血液压力梯度消失,引起血液从腿部向头部转移和再分配,加上体液分布也发生相应变化,导致人的头部血管充盈增加,头面部会出现一定程度的肿胀,腿部容积却有减少。同时,人体肌肉质量也会有所下降,加上体液丢失,多数航天员飞行后体重会略有减轻,减少量大约3%-4%。
“因此,航天员返回地面后,地面保障人员都要立即对航天员进行医监医保。”刘伟波说,“经过短期适应,航天员身体各生理功能会逐步调整,但要完全恢复到以前的状态还要经过较长时间的医疗调养。”
刘伟波说:“失重环境对人体的影响及防护方法的研究,是航天医学、空间生命科学研究的重要内容。”
随着翟志刚身着“飞天”舱外航天服迈出太空第一步,中国航天人再次为亿万中华儿女奉献出新的惊喜——中国成为世界上第三个掌握了空间出舱技术的国家。
长征,神舟,飞天……一个载人航天工程,创造了多少值得亿万中国人铭记的不朽名字?
虽然起步晚了几十年,但中国的神舟飞船总体性能优越,其“三舱一段”的结构与总体方式具有鲜明的中国特色,可用空间大,智能化程度高,适用性强,可一船多用。
同国外废弃轨道舱的做法不同,神舟的轨道舱可留轨半年,作为一颗科技卫星继续进行空间科学探测和技术试验。这种独创性的大胆设计,为今后实施飞船和空间飞行器交会对接技术的突破奠定了基础。
托举神舟飞天的运载火箭,可靠性和安全性分别达到98%和99.7%。如同它那个让中国人倍感自豪的名字长征一样,几十年来,它始终是令中国人自豪的伟大创造。
1992年,当中国载人航天工程正式启动的时候,尽管我们已经掌握大推力火箭和返回式卫星技术,但对于载人航天,却几乎一切从零开始。
短短十几年中,现代化的航天城拔地而起;高技术集成的指挥控制中心开始启用;苍凉戈壁滩,建起了国际一流的发射场;茫茫大草原,建成了安全可靠的着陆场……
载人航天,是中华民族最伟大的创举之一。从长征火箭、神舟飞船到“飞天”舱外航天服,载人航天征程中涌现的一个个奇迹,无一不是中华民族在伟大复兴征程上的标志性创造。
最早具有飞天梦想的中华民族,在我们实现梦想的飞天之路上,曾一度远远地走在了美、俄等航天大国的后面。虽然起步较晚,但中国载人航天工程实现了跨越式的发展。从梦想到现实,其间跨越的何止千山万水?
这跨越的基石,就是独立创造的精神。
一个民族的智慧、一个国家的创造力,往往需要一些标志性成果来证明。神舟一次次圆满飞行,一次次向世人昭告,中华民族完全有能力凭借自己的创造能力,在世界高科技领域占据一席之地。
面对太空,神舟的航程才刚刚开始。但,如同一台永不停歇的助推器,中国人特有的创造精神必将托举着已经起飞的神舟飞得更高、更远。
起飞
[记录]
神七发射全记录
“……5、4、3、2、1。”随着零号指挥员郭忠来清晰有力的倒计时口令,所有人都屏住了呼吸。
“点火——”
1500米外的移动发射平台上,一股橘红色的火焰从长征二号F型火箭底部猛地喷射出来。
1,2,3,4……足足4秒钟时间,火箭仍稳稳地坐在发射平台上——似乎如即将远行的游子,不愿意离开母亲温暖的怀抱。
等待,让人透不过气的等待。480吨重的火箭,似乎压在每一个人的神经上。
这4秒的停滞,就如同跳水运动员在起跳前猛地将跳板踏下蓄势。现在,那股蓄积的力量——604吨的巨大推力开始托着火箭徐徐升起。
火箭底部喷出的几千摄氏度高温的烈焰,在几秒钟内就将导流槽中数百吨水变为蒸汽。烈焰与蒸汽被压迫着从左右两侧的槽口喷薄而出,随即如同巨大的蘑菇云腾空而起。高达数十米的烈焰,一刹那将整个戈壁辉映得如同白昼。
巨大的呼啸声骤然而至,似炸雷滚过,如天崩地裂。数千米外观摩席上的观众同时感受到了滚烫的气浪和耳膜的强烈震动。
长征二号F型火箭开始了它的第7次飞行,也开始了长征火箭家族的第109次飞行。
飞翔!飞翔!火箭加速上升,一束炫目的金色火光划破墨蓝色的天幕
第12秒,火箭的尾部像被什么力量拽了一下,高速飞行的箭体向着东南方向微微拐了一个弯。
越飞越快、越飞越远的火箭,渐渐成了夜幕中的一个亮点。
“火箭飞行正常!”
“跟踪正常!”
“遥测信号正常!” ……
广播里,好消息一个接一个传来——
第120秒,“逃逸塔分离”——这意味着火箭和飞船越过了最为危险的上升段前两分钟;
第136秒,“助推器分离”——火箭进入52公里高空,捆绑在箭体上用以增加推力的4支小火箭完成了使命;
第159秒,“一、二级分离”——在飞过平流层和中间层之后,火箭芯一级自动脱离,芯二级就要和飞船一起接近大气层的边缘;
第200秒,“整流罩分离”——火箭已经飞出稠密的大气层,神舟七号在太空中露出自己的真面目——飞船不再需要整流罩的保护了……
“神舟七号报告:舷窗打开!”
当听到从110公里的高空中传来翟志刚清晰的报告声,酒泉卫星发射中心指控大厅内,首飞太空的“航天英雄”杨利伟鼓起掌来。
第583秒,火箭以7.5公里/秒的速度,将飞船送到近地点200公里、远地点350公里的椭圆轨道入口。而此时,火箭的燃料也消耗殆尽,即将以悲壮的方式与飞船告别。
“船箭分离!”当郭忠来大声报出这一喜讯时,指控中心大厅内凝固的空气一下子沸腾起来。
21时26分许,停泊在太平洋的远望五号测量船捕获飞船信息。飞船的舱内图像清晰地显示在指控中心的大屏幕上。
3位航天员表情沉稳。翟志刚报告:“神舟七号感觉良好!”
21时33分,载人航天工程总指挥常万全宣布:“神舟七号飞船已经进入预定轨道,发射取得成功!”
抬头望去,夜空中星光点点。载着3位航天员开始了绕地球飞行的神舟七号,是今夜星群中最亮最引人注目的一颗……
[权威揭秘]
剖析神七飞船结构与外形
神舟七号飞船与此前的6艘飞船相比,结构和外形没有本质区别,但为适应航天员出舱活动,还是进行了历史上最大的一次改进。飞船结构与机构分系统设计人员对这些变化进行了详细剖析。
少了一对太阳帆板,
多了一颗伴飞卫星 外观上,神舟飞船原来都有两对太阳帆板,一对在推进舱上,一对在轨道舱上。神七轨道舱不再留轨试验,因此去掉太阳帆板。
轨道舱的顶部,安装了一颗伴飞小卫星。
小卫星旁边,是数个圆球形的气瓶,气瓶中的高压气体用于航天员出舱活动时轨道舱的泄复压。轨道舱顶部的位置,在神舟八号时将安装一个交会对接机构,用于与空间站对接。
在神七的轨道舱壁上,还能看到像双杠一样的扶手,这是航天员太空行走时要用的。
三舱优于单舱或两舱 神舟飞船一直都是推进舱、返回舱、轨道舱的3舱结构。设计人员说,这并非随意之举,而是有科学道理。
美国第一艘人造飞船为单舱式,俄罗斯的第一艘飞船为两舱式。在载人航天的实践中,各国科学家发现,3舱结构效益最佳。
飞船返回时,与大气剧烈摩擦产生的高温和过载,使航天员面临生死考验。科学家不得不选择放弃那些不需要返回地面的仪器,从而降低技术难度,提高返回安全性。
3舱飞船既能满足动力、航天员生活场所、乘员返回地球这3大基本功能,又能在返回时尽量“轻装简从”。
另外,3舱结构也提高飞船飞行的可靠性,即便其中一舱出现故障,其他舱段还可以工作。
飞船形状为何有些奇怪
设计人员介绍,飞船不是有意追求科幻效果,而是根据需要设计形状。
在太空的高真空环境下,飞船内外有一个大气压的压力差,这种压力大得足以把一辆小汽车或是一架飞机压瘪。
大量地面试验证明,圆形抗压能力最强,另外,圆形还能为乘员提供最大内部空间。因此飞船3舱呈圆柱或圆锥形。
形状最奇性的要属返回舱,像一个倒置的大钟。这是因为返回时这个舱在重力的作用下降落,必须底大头小才能像不倒翁一样保持姿态稳定。同时,这种形状也有助于更好地散去返回舱与大气剧烈摩擦时产生的高热。
托举神七飞天的“另类”火箭
一尊白色巨塔在烈焰的簇拥下稳稳升空,伴随着巨大的轰鸣,在戈壁滩静谧的夜空里划上了一道优雅的弧线。当飞船准确入轨的数据如约呈现在大屏幕上时,指控大厅里爆发出了阵阵欢呼……
这是中国“神箭”长征二号F型火箭第7次将神舟飞船安然送入太空。为了这一刻,火箭团队的215名队员拼搏了1000天。
一枚单发订制的“另类”火箭
“与前几发火箭不同,运载神七的这枚火箭是单发订制的。”载人航天工程火箭系统总指挥刘宇透露。
本来,按预先规划,到神六为止,现有状态下的长征二号F型运载火箭就完成使命,准备“退役”了。但工程进展中,计划做了调整,总指挥部决定,神舟七号飞船继续用长征二号F型火箭运送上天。
火箭系统只好再加制一枚火箭,这样,从神一到神六,运载火箭都是组批生产,而运载神七的火箭却是单发订制,成了一枚“另类”火箭。
刘宇说,“批量生产是10个里面挑上五六个,质量会很有把握,而单发订制,一件产品只生产一个,做出来什么样就是什么样,手还没练熟,工作已经结束了。”
这就对工作人员提出了更高的要求,“一个是生产环节要求用心工作,一次做好:一个是后续测试验收,必须严格把关,发现不合格的坚决打回重做。”刘宇说。
高标准研制,高标准验收,在发射前的系统评估中,单发订制的这枚“另类”火箭可靠性指标达到了0.9807,所有测试全部过关。
关乎发射成败的改进
与3年前发射神六相比,运送神七的这枚火箭有36项技术改进。
“其实长征二号F型火箭已经是一个非常成熟的型号了,在成熟技术上哪怕做一个小改动,对设计人员的压力都是非常大的。”载人航天工程火箭系统总设计师荆木春说。
36项改进中,有两项关乎发射成败,尤其引人注目。
“一个是‘加气囊’,一个是‘铝改钢’。”荆木春概括。
所谓“加气囊”,就是在火箭助推器内安装了“变能蓄压器”,目的是降低火箭上升中的振动,让航天员乘坐起来更舒适。
“蓄压器就像一个大气囊,把助推器里液体的共振给‘吸’掉了。”荆木春打了个直观的比方。
道理听起来简单,但蓄压器的“吸振”能力必须随火箭飞行时振动频率的变化而变化。此外,蓄压器容积多大?安装在什么位置?从第几秒开始工作?这都需要大量的分析测试。
第二项“铝改钢”同样听起来简单,做起来难。
“我们观察神六的遥测数据,发现火箭飞行第415秒时,二级轨舱的温度传感器、热流传感器指数微有下降。”荆木春说。
从掌握的数据看,这个细小的疑点对飞行影响并不算大,但研究人员并没有放过它,在做了大量检测后,终于找到了“元凶”:制作二级增压管路的铝合金材料,由于耐受不住高温而发生了轻微漏气。于是,他们用耐高温的不锈钢管材替代了铝合金。
火箭是一个大系统,所谓“牵一发而动全身”,一个改动可能影响到其他几个、甚至十几个部件,为此,每走一步都要慎之又慎。
“国军标”的第一个用户
“国军标”,就是电子元器件的国家军用标准。这是我国电子元器件工业“十五”期间的一项专项工程,长征二号F型火箭是它的第一个“用户”。
“火箭上所有相关的电子元器件,都要按“国军标”的新标准重新订制。”张智说。
他们算了一下,一共涉及56个任务承担单位,473个课题攻关,6次飞行试验下来,箭上产品有3.6万多只。
带来的工作不止是更换一下新器件,张智举例说:“有的元器件,本来是不密封的,现在密封了,那么它的体积就可能增大,原先的位置就安装不下了,这样整个线路板就要重新做,其他器件也要做相应的调整。”
元器件可靠性大大提高的同时,性能参数也发生了变化,随之而来,产品名称标注也要做相应的改变。为这事,一贯好脾气的张智和同事们较起了真。
“那次,有个传感器加了抗干扰线路,我们一个设计人员还沿用过去的编号。他的理由是:这个器件只有我这个型号用,其他人都不用,那就不用改了,反正我自己知道就行。”张智回忆。
“光你一个人看懂可不行,还得让他人、让后人看懂。”张智坚决不同意,几番争执之下,他瞪眼拍了桌子,“凡事都得按规矩来,标准比惯例重要!”
“我最讨厌‘惯例’这个词。”张智后来说,“科学管理,严格执行标准是最基本的理念。”
经这样严格的把关控制,火箭在发射场的试样首飞没有发生一例元器件失效,创造了长征火箭重点型号历史上首飞元器件失效数零纪录。
出舱·太空行走
[记录]
中国太空行走全记录
千年梦想,16载拼搏,万里飞天路。
2008年9月27日,中国人终于把第一行足迹,印在了无垠的太空。
关键词:试衣
早在出舱活动的前一天,航天员们就开始了准备工作。
神七在轨飞行第9圈起,航天员翟志刚、刘伯明进入轨道舱,开始对舱外航天服进行组装和检测。
我国的“飞天”舱外航天服与俄罗斯“海鹰”舱外航天服的组装及测试是交替进行的。组装过程中,航天员头戴耳机和头灯,身着蓝色的舱内工作服,在“飘浮”中一人操作,另一 人读操作手册进行确认。这个过程长达十几个小时。
“钻”进服装后,航天员进行了服装尺寸调整、气密性检查和全性能测试。测试结果显示:一切正常。
26日晚,两件舱外航天服组装检测完毕。翟志刚穿着我国研制的“飞天”舱外航天服,第一次在茫茫太空中的神七轨道舱内亮相。
关键词:训练
身穿纯白色“飞天”舱外航天服的翟志刚和身穿米白色“海鹰”舱外航天服的刘伯明,在活动空间不足5立方米的轨道舱内来回“飘荡”,进行了移动训练和设备模拟操作训练。
虽然穿上舱外航天服的航天员显得有些“臃肿”,但他们的动作仍然称得上灵活。
训练持续了1小时左右,两位航天员把整个在轨准备和舱外活动预演了一遍。
关键词:搬家
27日中午,航天员开始出舱与过闸准备,把轨道舱里不能耐受低压的物品转移到了返回舱。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。
几位航天员把这些物品妥善打包后,传递到返回舱,并捆绑固定好,随后关上了轨道舱与返回舱之间的舱门。
留守在返回舱内的刘伯明,身边“堆”满了各种颜色的包裹。
关键词:穿衣
遥测信号再次“搜索”到神舟七号,翟志刚、刘伯明将“飞天”与“海鹰”舱外航天服穿戴完毕。与上次试穿相比,这次穿着用了更短的时间。
之后,他们对舱外航天服和舱载对接系统的气密性进行了检查。
自此,舱外航天服进入“实战”,即将辅佐航天员执行出舱任务。
舱内摄像机自下而上,“扫描”着身穿“飞天”的翟志刚。在他头顶,是通向太空的轨道舱舱门。
关键词:泄压
两位航天员打开轨道舱泄压阀,启动舱外航天服加压系统,并开始吸氧排氮。
由远望五号测量船传回的画面显示,在这一期间,身穿“飞天”的翟志刚扶住舱内扶手,一直静静“站”在轨道舱内。
地面不时提醒两位航天员,在吸氧排氮期间要“注意深呼吸”。
在16时11分的医学确认中,翟志刚、刘伯明分别报告:“感觉良好。”
随后,航天员向地面报告:轨道舱完全泄压。
关键词:开门
开门,这个普通人曾做过千百次的动作,在太空里颇费了一番“周折”。
16时34分,地面下达出舱指令。翟志刚“浮”到轨道舱舱门附近,伸手转动舱门手柄。圆圆的舱门很像一只井盖,舱门手柄则像表盘上的指针。
没有着力点,翟志刚一手握住身旁的扶手,一手去拉舱门,隐约传来他用力时的喘息声。
多次“使劲儿”,舱门终于打开一条缝,神舟飞船第一次向宇宙敞开大门。一道明亮的蓝光照进舱里,把半个轨道舱也染成了天蓝色。
太空,在中国人面前豁然敞开。
关键词:出舱
先探进太空的,是翟志刚的左手。
他握住一只安全系绳的挂钩,把它挂在了舱门附近的出舱扶手上,
随后,翟志刚探出上身,挥手致意,手臂上黄底红字的“飞天’’标志十分醒目。
“神舟七号报告,我已出舱,感觉良好,神舟七号向全国人民、全世界人民问好!”翟志刚用他洪亮的嗓音,说出了世界上第354个出舱的航天员进入太空后的第一句宣言。
关键词:行走
翟志刚全身已“飘”在太空里。他左手抓住出舱扶手,右手接过刘伯明送上来的一面小小的五星红旗,向着太空挥舞起来——此刻,指控大厅又响起一阵热烈的掌声和欢呼声。
鲜红的旗帜、雪白的“飞天”、银色的飞船、深黑色的太空,构成一幅绝美的图画。
把国旗送回舱里,翟志刚继续“行走”,他两手交替攀住扶手,缓缓移动,身体几乎“倒立”在飞船上。
其间,粗粗的电脐带缠挡在了翟志刚两腿之间。他用力固定住身体,两腿轻轻踢动,顺利绕过了电脐带。
全部过程中,翟志刚动作十分轻柔、镇定,没有和飞船发生任何撞击。
关键词:回舱
与出舱相比,回舱过程似乎要简单些。
翟志刚两手攀住飞船扶手,两脚探进了船舱。反复试了几次,他找到了合适的角度和着力点,把第一根安全系绳解开。此后的第二根安全系绳就顺利得多,几乎是一眨眼间,他就解了下来。
随后,他试着把身体连同那个硕大的背包“塞”入船舱。微微调整了几次,他很快通过舱门,随即缓缓“沉”入了神舟七号轨道舱。
17时00分35秒,翟志刚关闭舱门。
关键词:脱衣
舱门检漏进行了10分钟左右,航天员又关上泄压阀、打开复压阀。轨道舱与舱外服顺利升压。确认安全后,航天员脱下了舱外服。至此,神舟七号出舱活动任务圆满结束。
[权威揭秘]
中国创造!——解密“飞天”航外航天服
名字叫“飞天”,重量120公斤,造价约3000万元人民币,可靠系数0.997,可以支持4个小时的舱外活动
神七航天员出舱行走,舱外航天服是关键。
中国研制的舱外服是什么模样?在航天员出舱行走过程中到底会起到什么样的作用?来自中国航天员科研训练中心的设计师们一一揭开这些数字背后的“谜底”。
穿在身上的“飞船”
现场观察:最高能达到2米,躯干像盔甲,四肢像面包,再背上1.30米的大背包……这就是中国的舱外航天服,在没有加压的状态下,软软地躺在中国航天员中心一间实验室里。
服装通体纯白,从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套、靴子。从内到外,则分为6层:由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层、橡胶质地的备份气密层、复合关节结构组成的主气密层、涤纶面料的限制层、通过热反射来实现隔热的隔热层、最外面的外防护层,服装的四肢装有调节带,通过调节上臂、小臂和下肢的长度,身高1.60米~1.80米的人都能穿上这套衣服。
壁厚仅1.5毫米的铝合金躯干外壳上密集着各种仪器:电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅是十几厘米见方的电控台里,就有照明、数码管控、机械式压力表等9个开关,气液控制台里的阀门更是多达20多个。
这完全就是把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。别说是怎么操作,就是每个开关的位置,要记得一清二楚,也不是件容易的事——难怪航天服手腕处装有一面小镜子,航天员可以通过镜子,随时察看自己身上的各种开关。
专家解说(航天医学工程总体研究室主任刘伟波):舱外航天服是我国第三次载人航天飞行中最难的一项技术。虽然都是航天服,舱外服跟舱内服完全不一样。舱内服只保证压力,但舱外服什么都要管。飞船的大多数功能,都要在舱外服里实现。可以说,舱外服就是一个穿在身上的小型飞船。
总的来说,舱外服为航天员提供 3方面的保障。一是辐射、真空、微流尘等环境的防护;二是生命保障,也就是要保持一个适合人生存的气体和温度湿度环境;三是良好的功效保障,保证航天员穿着舱外服能开展维修器材等太空作业。
“重而不笨”的中国特色
现场观察:重而不笨、行动灵活,是中国舱外航天服的一大特点。设计师们在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等关节处,使用了气密轴承。在轴承的作用下,航天员的手脚可以随意转动,同时能严格保证气密性。手背则用上了可以翻折的热防护盖片,不仅能提高手指的热防护能力,还能保证手指的关节活动性。
舱外用的手套,看上去特别厚实。把大拇指以外的4个指头缝合在一起的话,有点像拳击手套。手背为白色,手心和指头是灰色的——密密麻麻的灰色橡胶凸粒,具有防滑和隔热的作用。航天服虽然是“批量”生产的,手套却是用国际上先进的“三维数字扫描”技术,为每位航天员量身定做的。
出舱活动主要靠手完成操作和“行走”,手套必须灵活,同时又得有相当的厚度以保证气密性、隔热性,这在材料与工艺上几乎是矛盾的。科研人员经过无数次试验,终于制造出了既安全又灵活的手套。中国舱外服的手套灵活性国际一流,航天员能够轻松握持直径为25毫米的物体。
航天服的左臂上印着鲜红的国旗,右臂上有两个大字:“飞天”。
专家解说(航天服研究室主任刘向阳):“飞天”是中国研制的第一代舱外航天服,整体设计和各部件的设计、组装都是中国人自己完成的。就完成目前任务的能力而言,接近国际水平。
这套舱外服有很多我们独有的特点。在关节上,科研人员巧妙地利用了仿生结构,使关节活动更自如。电控系统上,中国舱外服全部采用数字信号处理,显示屏则采用了国际上最先进的OLED技术,使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受高低温,显示色彩更艳丽,以方便航天员查看。
舱外服就单个设备而言,功能不一定强大,但在系统的集成上具有优势。
“坐进”航天服
现场观察:舱外服是门大学问,穿舱外服同样不简单。与其说是“穿”航天服,不如说是“坐”航天服——两名航天员小心翼翼地把双腿伸进航天服的下肢,臀部放在航天服的背包沿上,然后关闭背包门,把自己裹在了庞大的航天服中……
这个过程也就一两分钟。但之前的准备工作需要花不少时间:航天员在穿上贴身内衣以后,首先要穿一件能够测量心跳、体温的生理背心,接下来是防静电的连体内衣,第4层是给人体散热的液冷服,然后戴上通讯装备,最后才穿舱外服。
穿衣服全程搬到天上,就更复杂了。虽然120公斤的重量在失重状态下不会对航天员造成负担,但在太空进行任何精细的操作都是很困难的。
神七飞行结束后,手套将随返回舱带回地面。由于体积、重量的限制,费这么大劲儿穿上的舱外航天服,在完成出舱任务脱下后,只能留在天上了。
专家解说(航天员选拔训练研究室主任吴斌):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。进入服装后,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,执行出舱活动的航天员与留在轨道舱的航天员互相配合,一人操作时,另一人就读操作手册并进行确认,以确保所有操作万无一失。
这是个非常细致而又累人的活。比如,“舱外服启封”项目分为21个操作单元,其中仅仅是“解开舱外服的包装物”又包含了12个大步骤,每个步骤分为用工具钳剪开固定舱外服的钢丝和带子、用工具卸掉扳手和螺丝等数十个动作。整个过程长达近15个小时。
返回
[记录]
神七航天员平安回家
28日,在完成了一系列太空壮举之后,神舟七号飞船带着3位飞天英雄踏上回家的路。
12时50分左右,神舟七号返回舱舱门关闭。
15时许,担任搜救回收神七飞船任务的车队从四子王旗乌兰花镇出发,开始向主着陆场进发。
15时30分许,神七飞船返回舱已进入最后一圈寰宇旅行。
16时,主着陆场地面搜救分队正向飞船理论落点全速开进。
16时40分许,各测控站点进入神七飞船返回跟踪的10分钟准备。地面搜救分队已抵神七飞船预定着陆地域。
16时49分,远望三号测量船向飞船发出返回指令,飞船开始第一次调姿。返回舱与轨道舱“挥手”作别。
随即,飞船进行第二次调姿,发动机点火制动,飞船正式踏上归乡路程。
与此同时,主着陆场6架搜救直升机全部起飞。
17时05分后,飞船飞越印度洋上空,向着祖国飞来。北京飞控中心向各测控点发出落点预告。
当飞船进入黑障区时,飞船与地面的通讯暂时中断。黑障区是飞船再返回大气层后无线电信号中断的飞行区段,离地100公里到40公里。此阶段最为扣人心弦。
17时30分左右,北京飞控中心指控大厅大屏幕显示,飞船主降落伞已经打开,橘红色的巨伞在蔚蓝色的天幕下缓缓飘降。指控大厅传出一片惊叹声。
几乎就在同一时刻,搜救直升机报告目视到目标。
17时37分,飞船成功着陆,返回舱横卧在松软的草地上。北京航天飞控中心指挥大厅里,工作人员握手相庆,掌声一片。
这一刻,距翟志刚他们离开大地2天又20小时27分钟。
经过半个多小时的重力再适应,翟志刚第一个自主走出返回舱舱门,刘伯明、景海鹏依次出舱。站在祖国的土地上,3位航天英雄向人们挥手致意。现场气氛热烈。
北京航天飞行控制中心,载人航天工程总指挥常万全宣布:神舟七号载人航天飞行任务圆满成功。
夜幕降临,北京航天城上空升起绚烂礼花。3位航天员的飞天壮举已永远定格在浩渺的太空之上。
[权威揭秘]
神七飞船返回地面需经四阶段
神舟七号载人飞船返回地面需要经历4个阶段:制动飞行阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段、着陆阶段。
一是制动飞行阶段。当飞船在太空中运行最后一圈,经过好望角上空时,测控指挥部门向飞船注入返回指令,飞船调整飞行姿态,按程序点燃发动机制动,完成离轨操作任务,进入返回轨道。
二是自由滑行阶段。由于此时飞船是保持无动力的飞行状态,这一阶段也叫大气层自由下降阶段或过渡阶段,当飞船飞行高度降至距地球约140公里时,推进舱与返回舱分离。推进舱在穿越大气层时烧毁,返回舱继续下降。
三是再入大气层阶段。这时,返回舱距地球约100公里,飞船表面和周围气体摩擦产生巨大热量,在飞船表面形成的高温等离子气体层将屏蔽电磁波,使飞船在约240秒的时间内暂时失去与地面的联系,这就是通常所说的“黑障”现象。返回舱距离地球约40公里时,“黑障”现象消失,返回舱恢复与地面通信联系,继续下降。
四是着陆阶段,当返回舱降至离地面约10公里时,便进入最后的着陆阶段。回收着陆系统开始工作,弹出伞舱盖,连续完成拉出引导伞、减速伞、主伞的动作,飞船开始缓缓下降。在距离地面约1米时,4台反推火箭发动机点火,使飞船以1米-2米/秒的速度实现软着陆。
航天员出舱前要先在舱内等一段时间
翟志刚、刘伯明、景海鹏三名航天员乘坐神舟七号飞船回到地面后,在返回舱里经过半个多小时的休息后才自主出舱。中国载人航天工程航天员系统航天医学工程总体室主任刘伟波说,这主要是为了让航天员有充足的时间进行重力再适应。
刘伟波说,这一适应过程至少要半小时。他说,生活在地球正常的重力环境下,人类中枢神经系统的调节功能和各方面生理功能都适应了地表的重力环境。航天员进入太空后,人体中枢神经系统和各方面生理功能都要逐步适应失重环境。当航天员重返地面,身体又面临一个从失重到正常重力环境的重新适应过程,这个过程被称为“再适应”。
刘伟波说,失重条件下,所有重力性的血液压力梯度消失,引起血液从腿部向头部转移和再分配,加上体液分布也发生相应变化,导致人的头部血管充盈增加,头面部会出现一定程度的肿胀,腿部容积却有减少。同时,人体肌肉质量也会有所下降,加上体液丢失,多数航天员飞行后体重会略有减轻,减少量大约3%-4%。
“因此,航天员返回地面后,地面保障人员都要立即对航天员进行医监医保。”刘伟波说,“经过短期适应,航天员身体各生理功能会逐步调整,但要完全恢复到以前的状态还要经过较长时间的医疗调养。”
刘伟波说:“失重环境对人体的影响及防护方法的研究,是航天医学、空间生命科学研究的重要内容。”