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天宮一號進行熱控系統外回路泵熱真空試驗前籌備工作時的場景。 (航天科技集團公司提供)
在距離地球約370公裡的近圓軌道,我國自主研制的天宮一號目標飛行器已在長期運行管理模式下運行了二百多天,等待與神舟九號飛船的首次載人交會對接。
此前,『天宮一號』的兩次出場亮相,已經被載入中國乃至世界的航天史:
——2011年9月29日,隨著中國自主研制的天宮一號目標飛行器被改進型長征二號F運載火箭送入預定軌道,中國人在浩瀚銀河中擁有了自主空間實驗室;
——2011年11月3日,在距地球343公裡的太空軌道上,天宮一號目標飛行器與神舟八號飛船交會對接。至此,我國已突破和掌握空間交會對接技術,向空間站建設邁出了關鍵一步。
目前,『天宮一號』進行了調相、平臺測試等一系列工作,做好了對接准備。在首次載人交會對接任務中,它將為航天員營造一個溫馨的家。
為航天員備好宜居環境
天宮一號目標飛行器是由中國航天科技集團公司五院和八院全新研制的。它高10.4米、重8.5噸,分為實驗艙和資源艙,艙體的最大直徑達3.35米。與之前的載人航天器相比,『天宮一號』為航天員提供的可活動空間大大拓展,達15立方米,能夠同時滿足3名航天員的工作和生活需要。
『「天宮一號」飛行的主要任務是為實施空間交會對接試驗提供目標飛行器,初步建立長期無人在軌飛行、短期有人照料的載人空間試驗平臺,為空間站研制積累經驗,進行空間科學實驗、航天醫學實驗和空間技術試驗。』天宮一號目標飛行器總設計師張柏楠說。
天宮一號目標飛行器與神舟飛船在太空中交會對接後,目標飛行器就是航天員在太空中的新家。航天員在茫茫太空飛行,遠離地球,遠離家人,如何使他們在一個只有15立方米的狹小空間裡愉快地生活和工作,又能保證他們的身心健康,是科技人員經常考慮的問題。
在目標飛行器設計中,科技人員除了通過確保各項指標的實現,來保證目標飛行器實現預計駐留能力,另一方面就是最大限度地關注細節,努力實現讓航天員住得舒服的目標。天宮一號目標飛行器的設計中,充分體現了以人為本的設計理念。
通過進一步優化設計,天宮一號目標飛行器內可供航天員工作、生活的空間比國外的空間站要大,也可以講,這是到目前為止能為航天員提供的生活、工作空間最大的飛行器,同時,舒適程度比過去神舟飛船要好許多。
航天員在天宮一號組合體飛行期間,要借助艙內設置的各種儀表,來觀察掌握天宮一號和飛船當前的飛行狀態。在進行目標飛行器儀表的過程中,技術人員獨具匠心,不僅充分考慮到儀表的功能,甚至連儀表安裝的位置、形狀、大小,儀表盤的顏色等等諸多細節都考慮進去了,努力達到功能優化、方便使用、便於觀察、感覺舒適的目標。
為了減輕航天員的工作量,節省更多的精力,科技人員還設計了各種自動化預警裝置,因此,天宮一號上的儀表不用每時每刻盯著。如果組合體發生異常情況,在航天員還沒有注意到的情況下,就提前自動進行報警,使他們及時發現和處置。報警的方式也有聲音的、光線變化的等多種,從而提高了組合體智能化預警水平。
更能體現科技人員細心的是,連報警的時候用什麼聲調,聲音的高低,燈光報警情況下光線的大小強度,都是經過反復斟酌、對比,多次試驗,纔最後定下來的。
人性化設計確保航天員好心情
在航天員太空新家園裡處處體現了人性化。
為了最大限度地減小艙內噪音、燈光等對航天員睡眠的影響,在目標飛行器的艙內,專門設計了航天員獨立的睡眠區,在這個睡眠區裡,設計了兩個『房間』,』房間』的設計也充分考慮到在天宮一號目標飛行器在軌運行期間,最多同時有3名航天員在軌工作,睡覺的時候是不能大家都去睡的,總要留下一個人來值班,因此,兩個『單間』足以保證同時有兩人去休息,一人在值班。
睡袋是航天員在軌道上睡覺的『被子』。在天宮一號組合體裡,為使航天員睡得舒服,技術人員專門設置了三個睡袋,也就是說,航天員在睡覺的時候不是大家混著蓋『被子』,而是各人用各人的『被子』。
在組合體裡,針對女航天員生理特點和生活需要,進行了特殊關照。
除了睡覺有『單間』以外,還考慮到每個航天員的生活習慣不同,比如對光線的感覺就不同,技術人員在『臥室』燈光的設計中,就采用了可調節式的照明方案,航天員喜歡何種亮度,完全由他們自己隨意進行調節。
長期太空飛行,娛樂活動對於保證航天員穩定的情緒和樂觀的心態非常重要。為保證航天員的娛樂,天宮一號組合體裡還專門給航天員提供了用來娛樂的筆記本電腦,航天員在工作之餘,在睡覺之前,可以用筆記本電腦來上上網,發發微博,看看CD大片,播放一些自己喜歡的歌曲和音樂,或者進行其他的娛樂活動。
在組合體裡,由於活動部件、電子部件等各種設備日夜不停地在工作,必然會發出各種聲音。為最大限度地減輕噪聲對航天員的影響,把這種影響降到最低點,科技人員在噪聲的控制方面也動了不少心思,通過技術攻關加以解決。
在如何保證艙內大氣環境的清新上,技術人員也動了不少腦筋。在材料的選擇上,選擇那些結構穩定的,經過太空飛行考驗的優質材料。如果選用的是新型材料,也必須經過充分的地面試驗。同時,在艙內還設計了相應的監測和淨化裝置及措施,這些裝置和措施都經過了地面的大量試驗。經過多次的試驗驗證,目標飛行器的艙內空氣質量完全滿足了航天員在裡邊生活的要求,達到了綠色環保的標准和航天醫學標准。
在目標飛行器裡長期生活,如果艙內一旦出現險情,比如突然起火了怎麼辦?在天宮一號目標飛行器裡,航天員一點也不用擔心。比如,如果艙內發生了火災,或者壓力沒有了等險情,都有可靠的應對預案,在這些預案中,既包括險情發生後怎樣緊急處置,還包括航天員怎樣安全緊急撤離。這些預案到底管不管用,科技人員都在地面做了充分的試驗。
文/本報記者曹紅艷通訊員孫宏金