翘首“神七”耀太空

作者: 剑明

我们的脑海中还留存着这样激动人心的一幕:北京时间2005年10月12日9时9分52秒,中国自主研制的神舟六号载人飞船,在酒泉卫星发射中心发射升空后,准确进入预定轨道。神舟六号载人飞船发射成功!按照预定计划,航天员费俊龙、聂海胜进行两人多天飞行后,10月17日,两人乘坐飞船返回舱成功着陆。

三年过去了,在总结神舟六号成果的基础上,我国在载人航天领域的研究不断取得新的进展,如今,神舟七号发射升空的各项工作已经进入倒计时阶段,让我们翘首以待,等待又一个辉煌时刻的到来。

我国将于今年下半年实施神舟七号载人航天飞行任务,这次飞行对于我国突破和掌握出舱活动关键技术、进一步推动载人航天事业向更高水平发展具有重要意义。按照任务计划,神舟七号飞船将从酒泉卫星发射中心发射升空。飞船在轨飞行期间,将进行航天员空间出舱活动、进行空间材料科学实验、释放伴飞小卫星等科学实验活动。

目前,航天员出舱活动有关的关键技术已经突破,飞船、火箭等产品研制试验进展顺利,空间应用、发射场、测控通信、着陆场等系统准备工作稳步推进,航天员正在进行紧张的训练。

这次进行航天员空间出舱活动,其技术难度和风险性都很大,无论是技术攻关、产品研制、航天员训练,还是任务组织指挥,都面临前所未有的挑战。

设备:确保太空行走顺利进行

航天员出舱活动试验,就是航天员从新型的“神舟”飞船的密封舱出来进行太空行走。自1 9 6 5年前苏联航天员走出“上升2号”飞船在太空停留了1 2分钟后,至今美俄两国航天员共进行了近2 5 0次舱外活动,累计在舱外停留的时间达1 000多小时。

航天员进行太空行走的目的,是为了维修、装卸、更换和回收航天器及航天器的外部设备。据专家介绍,神舟七号将具备航天员太空行走的几项必备条件。

首先,会提供航天员在舱外生活和工作的环境和条件,其中最重要的就是舱外航天服。它具有防微流星、真空隔热屏蔽、气密、保压、通风、调温等多种功能。航天服的手套既密封又灵活,头盔透明密封。

其次,出舱背包有控制系统和通信系统,其控制系统配有的喷气装置使航天员可以借此控制行走方向。航天服和背包构造复杂,技术难度大,造价昂贵,美国生产一套航天服约为150万美元。

第三,必须拥有技术操作熟练、身体健康、心理素质稳定的航天员。

链接:太空行走

“太空行走”更准确的说法应是“航天出舱活动”,即航天员穿着出舱活动航天服,离开飞船、航天飞机或空间站等航天器,进入浩瀚的太空(包括在月面上、火星上或其他天体上)完成指派的各种任务(如捕捉、释放、维修卫星等)。它是载人航天的一项关键技术,是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、释放卫星、检查和维修航天器的重要手段。

设计:比“神六”要求更高

设计神舟五号时,我国的载人航天还只是对一人一天上太空的考核。当时航天员杨利伟仅待在返回舱里,轨道舱的舱门是紧闭的。神舟六号在外形上与神舟五号几乎一样,不同的是,两名航天员将从返回舱进入轨道舱,从事多人多天的空间飞行作业程序。专家打了个形象的比喻:“两名航天员就是在‘一室一厅’里活动。”而到了神舟七号,航天员除了在“一室一厅”里活动外,还将走出“厅”,从轨道舱侧面的窗口出来在太空行走。

据介绍,神舟七号对航天员的生命保障系统、出舱设备、结构气密性要求更高。因此,神舟七号会在外形上与神舟六号有明显的不同,相关系统也会有所改变,特别是轨道舱。

通常飞船发射上太空后,航天员在进行出舱活动之前,会先在气闸舱内进行2～3小时的适应性准备,在气闸舱内穿戴好舱外航天服,背上背包,带好用品。实行太空行走的航天员所穿戴的航天服体积庞大,地面重量就达1 2 5千克,根本不像在地面穿衣戴帽那么容易,必须在其他航天员的帮助下才能穿上。所以,神舟七号发射时上天的航天员起码得两人,这样可以相互配合,至于会有多少人出舱活动则未定,估计会是一人进行太空行走。

链接:太空行走第一人

1965年3月18日,俄罗斯宇航员阿里克谢·列昂诺夫打开了“上升2号”飞船的舱门,漂出飞船,进入太空,成为太空行走第一人。

列昂诺夫后来是这样描述这次太空之旅的:我向舱门漂浮出去,探出头,看到了一望无际的夜空和点点繁星……那些星星远比地球上看到的要多得多……而且它们更为明亮,也不闪烁。我从容地爬出舱门,轻轻地将自己推离出去,越移越远……

列昂诺夫只在航天器外待了1 2分钟,但是他第一个为人类打开了太空之门。他的开拓性成就开创了出舱活动的先河。

训练:在水池里模拟失重现象

神舟七号升空后的太空行走对航天员的考核要求更高。由于航天服内的压力比正常情况下低,有可能会使人体组织内的氮气释放,在血管内形成气栓,导致减压病,甚至危及人的生命。因此航天员在穿好航天服以后,必须在气闸舱内充分吸氧,协助工作的航天员回到内舱(即轨道舱),关闭内舱门,然后气闸舱开始泄压到真空,与飞船外的真空状态保持一致,此时航天员可以出舱活动。而完成舱外任务回到舱内时,还要对航天服进行一定的减压,再对气闸舱充气。

“航天员出舱活动是一项高难度、高风险的活动。”专家介绍说。太空行走要求航天员必须在地面做充分的试验和训练,其地面训练一般在一个对比重有一定要求的中性水池里进行。这种水池通常建在大型的试验房里面,把航天器放在水池中,利用水的浮力模拟太空的失重现象,然后航天员在水池里面进行出入舱和舱外操作训练。

发射:进展顺利,指日可待

充满神秘感的太空行走让人期待,神舟七号会在何时发射呢?如果一切进展顺利,“神七”将于今年1 0月份发射升空,中国航天员将首次实现太空行走。

进行太空行走之后,下一步将实行交会对接(即两个飞行器在太空上实行精确对接),这些都是载人航天里最重要、最关键的基础技术。交会对接一是要实现人员交换,二是进行物资(科学仪器、生活用品、垃圾等)交换。对接活动将会在一个密封性极佳的通道内进行。

与“神六”相比,“神七”的所有重点都放在实现首次太空行走上。和“神六”相比,“神七”有五大不同。

第一大不同:载重增加,火箭的推力将加大

与“神六”相比,“神七”飞船的有效载荷将会有所增加。“神七”会载上3名航天员,还要携带舱外航天服和7天太空生活所需的物品,所以上去的时候需要携带300千克的东西,回来的时候可以带100千克的东西。飞船的重量比起“神六”来说要增加很多。“光舱外航天服的地面重量就达125千克。”专家介绍说。

另外,“神七”的外观与“神六”有所不同。虽然“神六”设计上也可以搭载3个人,但是“神七”的3名航天员要完成各项任务,要在天上待7天,所以飞船的容量肯定将有所增加。这就要求现有的运载火箭的推力满足“神七”的要求。

第二大不同:“神七”轨道舱里将新添一个“夹层”

“神七”在轨道舱的设计上与“神六”相比有一些不同。“神七”航天员将进入太空,因此“神七”轨道舱须设计一个“夹层”。专家解释说,航天员在出舱前先要“减压”,航天员从太空返回进入航天器后先要“升压”,其原理类似潜水员进出正在深海中的潜艇。因此,航天器上必须有一个设施具有“卸压”功能和恢复功能。气闸舱将由两道门组成:航天员穿好舱外航天服把第一道门关上,然后把第二道门打开,这样便能够保证原来的舱里的氧气和压力。而回来的时候也一样,航天员必须分别经过这两道门。

俄罗斯的飞船将此设施专门做成了一个舱,叫“气闸舱”;而美国的飞船也有类似设施,但他们没有把它专门做成一个“舱”,美国的飞船是“两舱结构”,只有指令舱和仪器舱,进出太空的这一设施直接就安装在指令舱里。

气闸舱位于返回舱的上方,与轨道舱连接。航天员爬上气闸舱后,就会通知下面的航天员将气闸舱的门给严密地封闭上。航天员换上太空行走的航天服后,放掉气闸舱里的气体,打开舱门后,就可以到轨道外面,进行太空行走了。

第三大不同:“神七”轨道舱将不会留在轨道上

和“神六”相比,“神七”飞船的一个显著不同在于飞船完成任务后,轨道舱将不会在轨“驻守”,而是和推进舱一样,在与返回舱分离的一刻坠入大气层。

此前,无论是“神六”还是“神五”,在航天员随返回舱回归之后,被分离的轨道舱仍会在轨运行半年左右的时间,期间将进行一些科学实验,并把有关实验数据持续传输到地面。在此之后,轨道舱因动力耗尽,会类似“太空垃圾”那样在太空中游荡,渐渐被地球引力拉回到地面坠下。

“神七”的轨道舱之所以不再留在轨道,是因为研究人员将把“神七”的试验方向集中在保障航天员顺利出舱活动方面。

第四大不同:航天服要求适应太空行走要求

“神七”要执行的主要任务是实现我国首次太空行走。3名航天员一个要出舱行走,一个在轨道舱迎接,返回舱还要留人。

“神七”将具备航天员太空行走的几项必备条件。舱外航天服必须具有防微流星、真空隔热屏蔽、气密、保压、通风、调温等多种功能。另外,舱外航天服的手套必须既密封又灵活,头盔也要既透明又密封。

专家介绍说,航天服后背的位置会有一个背袋,里面除了氧气瓶、一些工具外,还会有一个燃料助推器,他的主要作用是使航天员可以借此控制行走方向。为了不让航天员飘走,航天服上还有一个我们称作脐带的特制绳子,专门将航天员与轨道舱接在一起。而且,“神七”航天员的宇航服上还将配有一块特制的银蓄电池。当航天员进行舱外活动时,它就开始源源不断地输出能量,待电时间将比原来提高2～3倍。

第五大不同:像开战斗机一样驾“神七”

“神六”在太空飞行期间,费俊龙和聂海胜两名航天员先后进行开关舱门、穿脱压力服、穿舱、抽取冷凝水四大项“在轨干扰力”实验。结果表明,航天员较大幅度动作对飞船姿态影响微小,飞船姿态保持良好。费俊龙甚至还在飞船上连续做了4个前滚翻。

据说,这是航天员自己在游戏,不是事先安排的。此次空间飞行结果表明,从刚升空到准备返回,费俊龙和聂海胜任何时间都能正确发出指令、准确控制各种设备,舱门开关等动作较大的操作也能一次成功。

专家介绍说,有了“神六”实验的基础,“神七”将安排航天员“像驾驶战斗机一样驾驶飞船”,这对于飞行员出身的中国航天员来说,应该是驾轻就熟的事情。

链接:“我跨出的只是一小步,人类却迈出了一大步……”

1969年7月20日,两名美国航天员进行了月球表面的首次旅行。尼尔·阿姆斯特朗成为在月球上行走的第一人。

成功返航后,他向世人描述了首次踏上另一个星球的印象:我顺着梯子下来了,随着我的接近,月面看起来有细密的纹理,几乎像粉末一样。现在,我要走下登月舱了。我跨出的只是一小步,人类却迈出了一大步……尘土像木炭粉一样薄薄地附着在靴子的底部和边缘上,我看到了自己踩下的脚印……