新领创业 智能科技 为太空生活提供支持保障

为太空生活提供支持保障

  神舟十五号航天员乘组在地面进行水下训练。

  孔方舟摄

  航天服团队在给航天员试穿舱外服。

  廖前芳摄

  4月15日,神舟十五号航天员乘组进行第四次出舱活动,两名出舱航天员费俊龙、张陆和航天员邓清明一起配合,圆满完成全部既定工作。迄今为止神舟十五号航天员乘组的4次出舱活动,刷新了中国航天员单个乘组出舱活动纪录。

  不久后,他们将在轨迎接天舟六号货运飞船。神舟十六号航天员乘组也将奔赴中国空间站,浩瀚苍穹将再次见证“太空会师”。

  不到两年的时间,中国空间站3个舱段成功发射入轨;航天员太空驻留时间从3个月变成6个月;航天员乘组接力“太空出差”……在建设中国人“太空之家”的生动实践中,中国航天员中心广大科技人员和全体航天员天地一体、密切配合,不断书写中国人的飞天传奇。

  努力把地球环境“搬上天”,为航天员撑起生命“保护伞”

  对人类生存来说,氧气和水是最重要的。

  提供充足的氧气和水,是保障航天员在轨工作生活的前提。以往主要通过上行飞船运载物资的方式补给,不仅限制了航天员在轨天数,也挤占了总体载荷的宝贵空间。

  在太空环境里实现氧气和水等物质“自产自销”,要经历理论到技术再到工程的完整论证,其难度不亚于“把一个小型工厂搬到天上”。中国航天员中心环控生保团队日夜奋战,攻克15项关键技术和11个技术难点。2020年3月底,再生式环控生保系统正式开机并稳定运行,成功实现了由“补给式”向“再生式”的重大跨越。

  神舟十二号乘组是最先体验空间站再生式环控生保技术的航天员。“系统的可靠性和产品的一贯表现,让我们可以安心地工作和睡觉。感受不到它们的存在,就是它们最好的状态。”神舟十二号航天员汤洪波这样评价再生式环控生保系统。

  天上运行一天,地面就保障一天。环控生保团队目不转睛关注着航天员在太空工作生活的每一刻,即使航天员休息时,地面团队也要随时关注舱内氧气、水等情况。

  为了努力把地球环境“搬上天”,团队还在地面再造了一个模拟系统——空间站组合体1∶1大小的地面伴飞舱,环控生保团队同步航天员在轨活动,对舱内的氧气、二氧化碳等参数进行实时监测。

  这套比照天上的环控生保系统,运转状态要比天上提前一两天。

  “未雨绸缪,才能万无一失。比如,每当航天员乘组轮换,空间站在轨人数将由3人变成6人,我们就需要提前一至两天把地面代谢模拟系统调成6个人的状态。团队会密切监测这个环境里的各项指标。什么时间会达到最高点,什么时间平衡浓度会有可能超限、需要启动非再生功能,都需要提前演练,做好应对。”中国航天员中心环控生保室主任卞强解释。

  截至目前,再生式环控生保系统已在轨稳定运行700多天。中国空间站实现了氧气资源100%再生,空间站环控生保六大再生系统稳定运行,水资源闭合度提升到95%以上,每年减少上行补给6吨。

  航天员所有训练,科研人员都要试训一遍

  神舟十四号航天员刘洋在太空时,有次偷偷抹眼泪,这一幕被地面上的航天员“总教头”、航天员系统总设计师黄伟芬细心地捕捉到了。

  原来,在执行首次出舱任务前,由于气闸舱内空间变大,给身着舱外服的航天员传递物品带来了不小的挑战。出舱前第一次在轨训练时,刘洋发现身体姿态根本不听使唤。想保持水平时,身体往上飘;想横着的时候,身体竖着;想前进时,身体又往后退,这和地面上训练的情况不太一样。刘洋手忙脚乱,体力耗去不少,随之消耗的还有原本满满的自信心。内疚、自责,各种复杂的情绪涌上心头。

  黄伟芬发现这个情况后,鼓励刘洋“要相信自己,一定没有问题”,这给刘洋提供了莫大的心理支持。经过刘洋坚持不懈的努力,她在正式出舱时完美地完成了任务。当她返回到出舱口时,黄伟芬带头鼓掌。

  平时一起训练,反复磨合,互相信任支持,除了家人,航天员教员是离航天员最近的人。

  加入航天员队伍后,航天员要经过八大类200余科目的学习和训练,包括基础理论训练、体质训练、心理训练、航天环境适应性训练等。其中,训练工作主要由航天员选拔训练室的教员们牵头组织实施。

  航天员所有训练,科研人员都要试训一遍。确保万无一失后,才对航天员施训。超重耐力训练、低压训练、模拟失重训练、野外生存训练……凡是涉及生理极限、有危险隐患的训练,航天员教员都是第一个“吃螃蟹”的人。

  据汤洪波回忆,他刚开始水下训练时,训练结束后吃饭“连筷子都拿不住”;航天员聂海胜在一次水下训练后,体重足足轻了4公斤。如此大的强度,航天员教员就这样和航天员一起泡在水槽里,每天按照出舱活动6小时的标准,连续水下训练4个月,最忙的时候一天只睡4个小时,只吃一顿饭。

  “曙光明白!”这句回答嘹亮坚定。

  “曙光”是航天员出舱活动指挥的代号,背后是一支由航天员系统牵头的出舱活动支持小组。航天员出舱的从容镇定,不仅因为经历了大量出舱训练,还因为他们在太空的每一步操作都有“曙光”在指引。

  55年来,中国航天员中心创建了我国航天员选拔训练技术体系,选拔训练的多名航天员圆满完成载人飞行各项任务。

  新一代舱外航天服,呵护航天员太空长期飞行

  神舟十三号航天员乘组首次出舱活动使用了新的舱外航天服。

  新一代飞天舱外服达到长寿命、高可靠要求,工效保障能力大幅提高,出舱活动时间显著提升,还具备更佳的在轨测试维修能力。神舟十二号任务展示的前两套舱外服对上肢进行了适体性优化设计,王亚平所穿的舱外服对下肢也进行了适体性优化,更适合体型瘦小的航天员。新一代舱外服还对手套进行了分型设计,王亚平使用的就是为适合女航天员手型定制的。“作为目前世界上在轨使用的3种舱外服技术体系之一,新一代飞天舱外服完全由我国自主研制,性能优越,能很好地满足人体工效学要求。”王亚平评价。

  作为“飞天战袍”,合身的舱外服是出舱活动顺利圆满的关键,它就像人形飞船,充上一定压力后,保护航天员的生命安全,抵御外太空的高低温、真空、强辐射等。

  2004年,我国决定自行研制舱外服,航天服团队在不到4年的时间里,成功研制出飞天舱外服。2008年9月27日,航天员翟志刚穿着飞天舱外服顺利出舱,我国也一举成为世界上第三个掌握出舱核心技术的国家。

  为适应新需求,新一代舱外服也抓紧研制。2020年9月,舱外服载人低压试验再次启动。试验当晚,历经17小时,两名志愿者在舱外服试验舱中,顺利执行完出舱活动程序。

  这项试验很危险,一旦舱外航天服出现任何细微故障,将直接威胁到志愿者生命安全。中国航天员中心科技人员作为模拟航天员,穿着舱外服,在试验舱一待就是好几个小时,成功验证了舱外服的性能。

  中国航天员中心科技人员还研发了100多套医监医保设备、失重生理防护设备、生活保障设备,为航天员长期飞行提供更好保障。空间站系统配置“太空跑台”等在轨锻炼装备,为航天员提供丰富的锻炼方式。

  “纵然脚下没有土地,但我依然能够坚定地迈出每一步。纵然飞行没有翅膀,但我依然能够勇敢地张开双手。我知道,前方是浩渺的太空,而身后是你们!”这是航天员的深情表白。

  中国空间站已进入应用与发展阶段,载人登月研制工作已全面开启。中国航天员中心科技人员和航天员始终在一起。梦想在接力,使命在传承。 (刘诗瑶 占 康)

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作者: 新领创业

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