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http://www.bjmmedia.cn 发布日期:2008-10-07 中关村多媒体创意产业园 关注度:
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220余项技术改进成就“神七”
神舟七号飞船要为航天员太空行走提供支持和保障,这使“神七”与以往的神舟系列飞船有了一系列区别。载人飞船系统总设计师张柏楠说,在“神六”的基础上,“神七”进行了220余项改进。
从神舟一号飞船到神舟七号飞船,每次都有新变化,但神舟七号飞船是变化最大的一次。张柏楠介绍,“神七”的变化主要围绕出舱活动、3人多天、空间实验三个重点展开。
为了支持航天员出舱活动顺利进行,飞船去掉了留轨功能,重新设计轨道舱,使其变成生活舱和气闸舱的综合体。“神七”增加了与气闸舱相关的一系列支持设备,对舱外服提供电、机械、热等方面的支持。气闸舱内还设计了扶手、脚蹬器之类的设备,以帮助航天员完成舱外服的穿脱等动作。
围绕3人多天飞行,飞船提供了满足3人需求的座椅、食品、饮用水、环境控制功能等多种资源支持。神舟系列飞船的初始设计承载量就是3人,这次首次实现满负荷状态下的考核,实现3人多天的在轨飞行,比“神五”的1人、“神六”的2人又向前迈进了一步。
围绕在轨实验任务,“神七”搭载了许多新设备、新材料,如我国第一个上天的中继卫星用户终端,这个用户终端能够大大提高我国中低轨道航天器的测控覆盖能力。飞船还进行了固体润滑材料的在轨实验,将中科院提供的固体润滑材料在外太空暴露后,由航天员在出舱行走时进行回收。此外,飞船还完成了伴随卫星的在轨实验。
张柏楠认为,“神七”的这些新变化对我国的后续载人航天计划和空间技术的发展应用起到积极的推动作用。
“眼睛”更亮 “翅膀”变少 “躯干”拉长
“神七”副总指挥、上海航天局局长助理秦文波表示,“神七”与以往的神舟系列飞船相比,在“体态”上呈现出“眼睛”更亮、“翅膀”变少、“躯干”拉长等三大亮点。
秦文波介绍说,由于“神七”要实现航天员出舱“行走”,这给飞船的通信环节提出了比以往更高的要求。与“神六”相比,“神七”在轨道舱、推进舱的舱体安设了两部摄像机,用于观测航天员在舱外实验的全过程,航天员在附近“行走”等动作也可尽收“眼”底。作为首次搭载到神舟飞船的全新载荷,这两部摄像机在研制过程中克服了“既要减重,又要好用”的两难问题,其形态为长方体,重量比家用小摄像机还轻出许多,这两颗精巧的小“眼睛”不仅“明亮”,同时还能应对极端温度、真空、辐射、粒子等空间环境的干扰。
由于“神七”比“神六”携带更多的载荷,航天员增加了1名,还要带上舱外航天服和太空生活的必需品,因此飞船的能源保障至关重要。秦文波介绍说,为了减轻飞船的负重,神七的能量源泉、形似“翅膀”的太阳帆板,必须从“神六”及以往神舟系列飞船的两对减少为一对。秦文波比喻说:“‘用电户’增加了,‘发电厂’减少了。这对矛盾,‘神七’最终解决了。”
此外,由于轨道舱相关载荷的增加,“神七”的“躯干”部分,也比“神六”有所拉长。
执行上千项操作 完成六大飞行任务
航天员系统总指挥、总设计师陈善广表示,由于“神七”将第一次开展出舱活动,航天员增加了很多全新的操作,比如,对舱外航天服和飞船气闸舱的操作。
与“神六”相比,“神七”的飞行手册从3本增加到7本,航天员要进行的操作单元从几百项增加到1000多项,而每个操作单元还包含数十个步骤和上百个动作。这对他们的体能和应对突发情况的处置能力,也提出了更高要求。
中国航天科技集团公司新闻发言人贾可介绍,“神七”承载着六大飞行任务:完成航天员出舱活动飞行任务;在整个飞行期间,为航天员提供必要的生活与工作条件;为有效载荷提供相应的试验条件;确保航天员和回收的有效载荷在完成飞行任务后,安全返回地面;飞行过程中,一旦发生重大故障,在其他系统的支持或航天员的参与下,能自主或人工控制返回地面,并保证航天员的生命安全;记录与飞船有关的数据。
我国从1970年第一颗人造卫星升空到2007年“嫦娥”奔月,从1999年神舟一号无人试验飞船飞天到今天的神舟七号完成出舱使命,中国突破了一系列航天领域的关键技术,正稳步向人类探索太空的前沿迈进。
七位总设计师解密“神七”创新
■航天员系统总指挥兼总设计师陈善广:
为保证“神七”顺利完成使命,我国研制了舱外航天服、船载医监医保设备、个人救生等船载设备,以及航天员地面训练模拟器、模拟失重水槽、舱外航天服实验舱等大型实验和训练设备。
舱外航天服总质量120千克,可为航天员舱外活动提供至少4小时生命安全和工效保障,重复使用次数不低于5次。
我国的航天员训练水槽为世界第三大水槽;舱外航天服实验舱能够在地面上模拟再现宇宙空间环境的真空、冷黑和太阳辐照等3项基本参数;出舱活动程序训练模拟器能够模拟太空中程序,还能进行工效学评价,根据评价结果改进和完善装船产品和出舱程序。
■空间应用系统总设计师顾逸东:
我国首次开展航天器平台在轨释放伴星,以及卫星的伴随飞行试验。小卫星在40公斤的重量范围内,具有彩色视频拍摄、彩色图片拍摄、大容量压缩存储、机动变轨、伴随飞行、自主导航、多模式指向、测控数传等多种功能。
由航天员出舱取回试验样品,这样的空间科学实验我国还是首次开展。4大类15种固体润滑材料和太阳帆板基层材料,经外太空暴露后,可获得太空环境对材料性能、寿命影响的基准数字,不仅能够提高在这项材料上的研制水平,还能指导地面实验。
■飞船系统总设计师张柏楠:
飞船轨道舱为全新研制,首次在神舟飞船轨道舱增加“气闸舱”功能,增添了舱内气压泄除和恢复系统,舱内有线和舱外无线的出舱活动通信系统,出舱活动操作显示界面、照明和摄像装置,舱外航天服接口支持系统等。
“神七”还安装了“天链一号”数据中继卫星终端,具有图像和伴音下传功能。
■火箭系统总设计师荆木春:
以往载人航天飞行任务中,火箭起飞126秒后出现了逐渐增大的纵向单频振动,频率约为8Hz,给航天员带来了不适。“神七”发射火箭使用变能量蓄压器来抑制振动,使振动大大降低。
“神七”发射火箭还解决了“415秒”异常问题。“神六”发射时,火箭飞行至415秒时产生过载和加速度跳动的异常现象。这次发射“神七”的火箭重新设计了二级火箭增压管路铝改钢的技术方案,进一步提高了火箭的可靠性。
■发射场系统总设计师陆晋荣:
一方面对火箭燃料推进剂加注系统的流量计进行更新,既确保燃料加注的稳定性和精确性,又提高了加注的速度;另一方面以模拟化的手段,实现发射场全系统、全流程、全人员的综合训练,有效提高了参加航天发射人员的技术水平。
■测控通信系统总设计师钱卫平:
航天员出舱活动期间,测控通信系统使用布设在国内外的7个测控站,并通过合理安排3艘测量船的船位,对舱外活动段进行全程监视,连续测控通信时间约47分钟,这些站、船都能利用数传信道接收飞船电视图像并向北京中心传输。
测控通信系统为完成伴星飞行及伴飞试验提供测控通信支持,在伴随卫星接近与绕轨道舱飞行阶段,重点完成伴随卫星对轨道舱的接近变轨、绕飞形成变轨、绕飞观测和绕飞脱离变轨等任务。
■着陆场系统总设计师吴斌:
一是搜索救援模式由“空中为主、地面为辅”改变为“空中搜索救援航天员、地面处置返回舱”,空中和地面搜救分队的力量配备和职责分工也相应发生变化。
二是增加了上升段陆上责任区应急搜救任务,还必须兼顾做好某责任区应急搜救任务,任务准备工作急剧增加。
三是新研制了直升机机载搜救指挥平台,航天员搜索救援的组织指挥工作将由地面搬到空中。
相关链接:
1965年3月,苏联航天员列昂诺夫由上升2号飞船出舱行走,实现了人类历史上的第一次太空行走。同年6月,美国航天员怀特在乘双子星座4号飞船飞行时实现出舱行走。43年来,掌握太空行走技术的国家数量一直没有发生变化。
2008年9月25日21时10分,载着翟志刚、刘伯明、景海鹏3位航天员的神舟七号飞船在中国酒泉卫星发射中心发射升空。
9月27日下午16时35分,“神七”载人飞船航天员翟志刚,穿着我国研制的“飞天”舱外航天服,以头先出的方式实施我国首次空间出舱活动。17时,翟志刚在完成一系列空间科学实验,并按预定方案进行太空行走后,安全返回神舟七号轨道舱,整个出舱活动持续时间25分23秒。这标志着我国航天员首次空间出舱活动取得成功,也标志着我国载人航天工程取得了又一具有里程碑意义的重大技术突破,使我国成为继美国、俄罗斯之后,第三个独立掌握出舱活动关键技术的国家。