科技日報(bào)記者 付毅飛
據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，2022年9月1日18時(shí)26分，航天員陳冬成功開啟問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙艙門。至19時(shí)09分，航天員陳冬、劉洋成功出艙。
(相關(guān)資料圖)
問天實(shí)驗(yàn)艙開門大吉。
記者從中國航天科技集團(tuán)五院了解到，從抓總研制天舟四號(hào)、神舟十四號(hào)、問天實(shí)驗(yàn)艙，該院科技團(tuán)隊(duì)再次全力支撐出艙任務(wù)圓滿成功。
艙門更大，出入更輕松
神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)乘組出艙時(shí)，是通過位于空間站核心艙節(jié)點(diǎn)艙的出艙口，艙門直徑為85厘米。本次任務(wù)，航天員首次從問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙“出門”，該艙門由五院空間站結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)抓總研制，直徑達(dá)到1米，讓航天員在身著艙外航天服的情況下，能夠更加從容地?cái)y帶設(shè)備通過。
看似簡單的幾何尺寸增大，其實(shí)是“剛”與“柔”的平衡，需要利用杠桿放大原理尋找平衡點(diǎn)，在保持航天員操作力不變的條件下，讓直徑更大的艙門實(shí)現(xiàn)密封。
作為航天器機(jī)構(gòu)中的復(fù)雜產(chǎn)品，1米直徑艙門涵蓋密封、傳動(dòng)、鎖緊、導(dǎo)向、潤滑、人機(jī)工效等學(xué)科，但設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)卻將復(fù)雜的功能深入淺出地落實(shí)到產(chǎn)品操作細(xì)節(jié)中。航天員只需使用艙門門體上配套的操作手柄旋轉(zhuǎn)解鎖，使用助力機(jī)構(gòu)消除殘壓，拉動(dòng)艙門把手，即可完成打開艙門動(dòng)作。
此外，艙門還配套了量身定制的艙門保護(hù)罩，并將艙門檢漏儀作為密封檢測手段、將艙門壓點(diǎn)開關(guān)作為狀態(tài)輔助判斷，全方位保障其使用安全。
根據(jù)在軌的使用需求不同，研制團(tuán)隊(duì)還在夢天實(shí)驗(yàn)艙等后續(xù)任務(wù)中配備了多種不同功能的艙門產(chǎn)品。
安全繩更長，太空漫步更自由
航天員執(zhí)行出艙任務(wù)，必須有連接在空間站上的“生命線”時(shí)刻護(hù)衛(wèi)左右，這就是由五院529廠研制的可伸縮安全系繩機(jī)構(gòu)。
神舟七號(hào)航天員翟志剛完成我國首次太空出艙活動(dòng)時(shí)，使用的是固定長度的系繩，其有效長度僅1米多。但在空間站建造任務(wù)中，航天員要完成空間站設(shè)備安裝、檢修等出艙任務(wù)，出艙范圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴(yán)格，需要長度更長且可伸縮的安全系繩機(jī)構(gòu)。
為此，研制團(tuán)隊(duì)研發(fā)了適用于空間站出艙任務(wù)的新型可伸縮安全系繩機(jī)構(gòu)。這種安全繩能保證航天員與空間站艙體間超過10米的安全連接，又不會(huì)對(duì)航天服產(chǎn)生勾掛和干涉航天員的運(yùn)動(dòng)，還要經(jīng)受住太空中近200℃大溫差、空間輻照、空間粒子等惡劣環(huán)境考驗(yàn)。同時(shí)，考慮到人機(jī)工效學(xué)的要求，產(chǎn)品還要實(shí)現(xiàn)恒力輸出，以保證其收放力不對(duì)航天員運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。
針對(duì)長距離以及空間環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了一種巧妙的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩的恒力收放，無需電機(jī)提供回轉(zhuǎn)力矩，避免了電纜的引入，保證了航天員攜帶的便捷性和機(jī)動(dòng)性。
同時(shí)，設(shè)計(jì)人員選用耐空間輻照的特殊包覆材料對(duì)鋼絲繩進(jìn)行保護(hù)，確保機(jī)構(gòu)的使用安全。為滿足長壽命使用的要求，他們采用了輔助排繩滑輪組引導(dǎo)鋼絲繩排繩的設(shè)計(jì)方案，通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，確保10余米長鋼絲繩能在狹小的機(jī)構(gòu)里重復(fù)有序纏繞上萬次。
照明燈更多，航天員的引航燈塔
此次出艙任務(wù)中，航天員可以在更清晰明亮的環(huán)境下開展艙外操作，這得益于儀表與照明分系統(tǒng)為航天員帶來的兩臺(tái)新神器：云臺(tái)照明燈。
空間站規(guī)劃了艙外多艙段多自由度動(dòng)態(tài)照明為主、固定照明為輔的一體化、多層次、多維度照明系統(tǒng)。隨問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射的艙外云臺(tái)照明燈具備全覆蓋角度轉(zhuǎn)動(dòng)功能，通過多自由度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及投光燈光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使航天員出艙路徑以及艙外作業(yè)點(diǎn)的照度得到充分保障，成為航天員艙外行走的“引航燈塔”。
其實(shí)除了出艙，儀表照明分系統(tǒng)對(duì)航天員的呵護(hù)也體現(xiàn)在太空生活的每時(shí)每刻。
不同于地球，太空沒有晝夜、四季的變化。航天員在軌每天會(huì)經(jīng)歷大約14次日出日落，體內(nèi)的生物鐘很容易被打亂，并有可能造成一定程度上的睡眠障礙、倦怠和健康損害及工作效率降低。
而通過該系統(tǒng)，航天員進(jìn)入空間站后，可以根據(jù)個(gè)人需求通過手機(jī)APP調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明環(huán)境，在睡眠、工作、運(yùn)動(dòng)等模式間切換，以避免長時(shí)間單調(diào)環(huán)境帶來不適，保證高效工作、高質(zhì)量睡眠。
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