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神十四乘组完成首次出舱任务 这些细节有了变化

加新网CACnews.ca| 2022-9-1 13:14 |来自: 新华社/新京报

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记者从中国载人航天工程办公室获悉,9月2日0时33分,经过约6小时的出舱活动,神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同,完成出舱活动期间全部既定任务,陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱,出舱活动取得圆满成功。


此次是航天员首次从问天实验舱气闸舱出舱、由小机械臂辅助实施的出舱活动。航天员出舱活动期间,天地间周密协同、舱内外密切配合,先后完成了问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、舱外自主应急返回验证等任务,全过程顺利圆满,检验了航天员与小机械臂协同工作的能力,验证了问天实验舱气闸舱和出舱活动相关支持设备的功能性能。



2022年9月1日,神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋成功出舱,其间,航天员蔡旭哲在核心舱内配合支持两名出舱航天员开展舱外操作。这是神舟十四号乘组进行的第一次出舱活动。自2022年6月顺利进驻空间站组合体以来,神舟十四号航天员乘组已在轨工作生活近90天。


此次出舱前,该乘组航天员先后完成了货运飞船物资转移、问天舱平台在轨测试、科学实验机柜解锁与测试、小机械臂解锁与在轨测试、空间站组合体管理等工作,开展了在轨医学检查、失重防护锻炼、空间科学实(试)验等日常工作,进行了在轨紧急撤离演练、小机械臂操作、医疗救护演练等在轨训练项目。


据了解,此次出舱活动,三人将配合完成问天实验舱扩展泵组安装、问天实验舱全景相机抬升、舱外自主转移应急返回能力验证等各项既定任务。整个出舱活动预计约七小时。新京报记者从中国航天科技集团五院(简称航天五院)获悉,相比此前,此次神舟十四号乘组执行出舱活动,在细节上有了新的变化。


出舱舱门:门大了,出入更轻松


神舟十二号、神舟十三号乘组出舱时,通过的门是位于空间站核心舱节点舱的出舱口,舱门直径为85厘米。而本次任务,航天员首次从问天实验舱的气闸舱“出门”,舱门直径达到了1米,能让航天员在身着舱外航天服的情况下,更加从容地携带设备出入“家门”。


这个更大的“大门”由航天五院空间站结构与机构团队抓总研制,看似简单的几何尺寸增大,其实是一项“刚”与“柔”的平衡。研制团队利用杠杆放大原理寻找平衡点,在保持航天员操作力不变的条件下,使得直径1米的舱门实现密封。


1米舱门虽然复杂,但航天员要打开舱门却非常简单。舱门设计团队将复杂的功能落实到了产品的操作细节中,航天员出舱前,只需旋转解锁舱门门体上配套的操作手柄,使用助力机构消除残压,拉动舱门把手即可完成打开舱门动作。


除此之外,舱门还配套了量身定制的舱门保护罩,并将舱门检漏仪作为密封的检测手段、将舱门压点开关作为状态辅助判断,全方位保障问天“大门”的安全使用。


专用气闸舱:舱大了,将成为主要出舱通道


从全新的问天实验舱气闸舱执行出舱活动,也给航天员们带来了更便利的出舱体验。


据了解,此前从核心舱节点舱出舱时,用于出舱的空间较小。而问天气闸舱作为专用的气闸舱,空间更大,航天员在气闸舱进行出舱准备和舱外返回等任务时,可以更舒展、更从容。


从节点舱出舱时,航天员还需要进行物品转移等操作项目。而此次问天气闸舱作为专用舱段,则省去了这些操作项目,让航天员能够更快速地开展出舱活动。


航天五院介绍,未来,问天气闸舱将成为整个空间站系统的主要出舱通道。


安全系绳:绳长了,不会和航天服产生钩挂


安全系绳是连接航天员与空间站的“生命线”,为航天员出舱提供安全保护。在神舟七号的出舱活动中,航天员使用的安全系绳是固定长度,其有效长度仅1米多。本次出舱活动中,神舟十四号航天员乘组有了更长的安全系绳,能更自由地进行“太空漫步”。


在空间站建造任务中,航天员要完成空间站设备安装、检修等出舱任务,出舱范围更大、操作难度更高、安全要求更严格,亟须研发一种长度更长且可伸缩的安全系绳机构。


为此,航天五院529厂研制团队研制了一种新型可伸缩安全系绳机构。该机构能保证航天员与空间站舱体间超过10米的安全连接,又不会对航天服产生钩挂和干涉航天员的运动,且能经受住太空中近200℃大温差、空间辐照、空间粒子等恶劣环境的考验。


同时,研发团队创新提出了一种巧妙的设计方案,实现了钢丝绳的恒力收放,无需电机提供回转力矩,避免了电缆的引入,保证了航天员携带的便捷性和机动性。


设计人员还选用了耐空间辐照的特殊包覆材料对钢丝绳进行保护,减小缠绕过程中的阻力、避免空间辐照环境对钢丝绳产生影响以及防止钢丝绳对航天服产生钩挂;同时采用了辅助排绳滑轮组引导钢丝绳排绳的设计方案,满足长寿命使用的要求。


照明灯:灯多了,照度有了充分保障


在此次直播画面中,人们可以清晰明亮地看到航天员的舱外操作。据航天五院解释,这是因为仪表与照明分系统为航天员带来了两台新的神器:云台照明灯。


空间站规划了舱外多舱段多自由度的动态照明为主、固定照明为辅的一体化、多层次、多维度照明系统。


据了解,随问天实验舱发射的舱外云台照明灯,具备全覆盖角度转动功能。该灯是空间站首次在轨应用的照明设备,通过多自由度转动机构以及投光灯光学系统设计,使得航天员出舱路径以及舱外作业点的照度得到充分保障,成为航天员舱外行走的“灯塔”。


舱外维修工具:升级了,出舱维修更加得心应手


由于发射时火箭对航天器的包络限制,相机抬升支架等舱外结构不能直接展开到位,需要后续由航天员出舱进行调整与维护。舱外维修工具就像航天员的“机械伙伴”,直接影响出舱任务能否顺利进行。


据了解,此次航天五院总装与环境工程部舱外维修工具研制团队结合航天员以往的使用体验反馈,为舱外的电动工具进行了升级。


由于航天员身着厚重的出舱服,且只能单手操作舱外电动工具,设计师需要对每一个抓握、按压、旋拧操作进行反复研究以保证任务顺畅推进。出舱任务处于舱外复杂的真空和高低温交变环境中,舱外电动工具集电路、电机、电源、热控、机构等组件于一体,设计师需要保障所有组件正常稳定。


为此,该研制团队通过复核航天员在轨仿真位姿变化的每一个场景,精准定位舱外电动工具在轨应用的20余种温度变化工况,最终圆满完成舱外电动工具的设计工作。


此外,设计师还对舱外操作台的材质进行了更改,使得其质心降低、转动惯量有效减小;对安装端头进行了形状优化,便于航天员更顺畅地把舱外操作台插入工具箱的安装座内。


新京报记者 张建林

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