打造人性、安全的超级飞船——为“神七”而设计

　　打造人性、安全的超级飞船

　　——为“神七”而设计

　　神舟七号载人飞船是怎么设计的？她与神舟五号和神舟六号载人飞船有什么不同？安全性———设计第一准则

　　“神七”发射是我国第三次载人航天飞行，同前两次一样，确保航天员生命安全是重中之重。飞船设计师们把“安全设计”视为第一准则，哪怕是细微之处，哪怕是几经验证过的技术，他们还是追求万无一失。

　　“生死之门”

　　不论是航天员出舱进行太空行走，还是返回轨道舱，关好舱门非常重要，因而飞船舱门被称为“生死之门”。

　　我国航天第一人杨利伟首次上太空时，不存在开关舱门的问题，费俊龙和聂海胜再次进入太空，在轨道舱和返回舱中活动，仅仅需要打开一个舱门。而“神七”的任务涉及航天员出舱行走，在执行任务过程中，需要开关好两道舱门。

　　“神七”上的航天员开关舱门时，要完成开保险锁、开关转动手柄、拉开舱门、给舱门套上保护罩等一套规定动作。

　　飞船结构与机构分系统副主任设计师游巍说：考虑到航天员身着出舱航天服，充压后服装体积会增大，因此把“神七”的舱门通径变大了，由“神六”时的750毫米加大到850毫米。

　　舱门打得开、关得上、密封可靠成为三个非常重要的环节。太空环境又直接影响到开关舱门，特别是在真空、高低温、失重等太空环境下，将舱门打开，并不是像地面开关门那么轻而易举。而且舱门若不能保证密封，轨道舱内就无法复压，意味着2名航天员将无法脱掉舱外航天服，不能回到返回舱。

　　要百分之百地保证舱门打得开、关得上、密封可靠，必须在地面做真空和高低温环境下的试验验证。2004年，设计人员特意研制了真空热环境舱门开关装置。游巍描述说：舱门专用的“真空罐”里，设置了开关舱门的机构，像个机械手在模拟航天员的操作。设计人员为了获得舱门在更为恶劣的太空环境中的数据，在真空环境中，还把温度拉偏到零下45摄氏度和零上摄氏45度。科研人员通过计算机操作，获得了试验验证数据。自2005年起，对生产出的舱门和开关机构进行了大大小小的各种试验达数十次。低温环境对舱门开关影响最大，设计人员进一步对舱门进行可靠性试验，在零下20摄氏度的低温环境下打开舱门的动作反复做了数百次，获得了可靠的数据。

　　座椅“安全”改造

　　在“神五”“神六”返回舱里的座椅都采用火工品爆燃提升的设计，而在“神七”返回舱座椅的设计上，设计人员考虑到尽管飞船的密封性已经万无一失了，但是座椅下的一个压力燃气包里的有害气体万一要是发生了泄露，后果就不堪设想。

　　为了保证3名航天员安全回归，最终确定了用“压缩空气”取代燃气，并相应地增加了一套“气源组件系统”作为动力源。座椅的提升原理没有变化，只是工作介质采用了安全的压缩空气，这意味着即便发生泄露，也不会对航天员的身体产生任何不利的影响。

　　气瓶穿“衣”

　　“神七”任务之一是发射一颗小卫星。被释放的小卫星位于轨道舱前端，离5个复压气瓶近在咫尺，如果释放小卫星时爆炸螺栓产生碎片，就会像子弹一样打到气瓶身上，一旦气体泄漏，后果不堪设想。为此，设计人员想到了给气瓶穿上“防弹衣”。

　　软质防弹衣早在上世纪90年代初我国就已掌握这一技术。但是，这次是为五个圆圆的气瓶穿防弹衣，选用何种材料，采用何种形式，安全性能如何保证等一系列问题，都是设计人员必须考虑的。

　　为更好地检验材料在真空环境下的技术性能，研制人员反复进行真空可凝挥发、真空质损等多种试验，反复比对实验结果，最终确定了保护罩的材料。

　　以前设计制作的防弹衣是给人穿的，做生物损伤试验时也给动物穿过，但给球状物体设计衣服还是头一回。研制人员拿出几套设计方案，最终瓜瓣型设计方案获得大家一致认可。人性化———为舒适而设计

　　有人戏言，航天员也是“soho一族”。在太空飞行的这3～5天，飞船既是航天员的办公室，更是航天员的家。在有限的空间内满足这两项功用，对设计人员来说，设计就像一次对家的装修。不仅要考虑空间布局、装修风格，还要考虑到“家”的实际用途以及舒适性和便捷性。飞船总装主管设计师刘晓震介绍,“神七”从研发伊始就严格遵循人性化的设计理念，生产与试验、舒适与便捷紧密结合，处处彰显人与飞船设备的完美交互。

　　飞船“瘦身”

　　“神七”不仅是三名航天员满负荷飞行，更要完成一名航天员的太空之旅，而舱外航天服的体积较大，两名航天员要进行穿脱动作，此外还要携带3人5天的生活物品，这势必要占据舱内的有限空间。如何保障舱内有限空间最大化利用，设计人员在舱内设计时尽量安装设备的仪器板，把其装载在类似货架的格框上，提高空间使用率，以便腾出更多的空间供航天员活动。

　　装修出“家”的味道

　　就飞船而言，由于空间失重环境下的方向感与地球表面的概念不同，是随时变化的。为了让航天员更好地适应“捕捉”方向感的“测试”，更好地在没上没下、没左没右的环境中正常工作，在内部装修上，设计人员把舱体地面用褐色的阻燃装饰层覆盖，而其余各处则用乳白色装饰层包裹，这使得舱体内部看起来十分清晰与整洁。褐色的地面是地球所在的方位，因为褐色代表土壤，可以使航天员找到“家”的感觉。这就改变了传统上以单一浅色调为主的构图，形成一定的色彩反差，从而使身在太空的航天员有立体的视觉归属感。

　　规划布局，集中摆放

　　为了使处于失重状态的航天员工作更为便捷，“神七”的设计者将舱内的设备进行了分区域规划布局，按设备的用途、性能等因素合理地放置。例如，将航天员的操控设备进行了集中摆放。届时，航天员将面对多个显示器来监控飞船的飞行状态，包括舱压、换热、供氧以及调试舱外航天服时等各项数据指标，设备操作更加直观、简单、便捷。方便了航天员的工作，从而提高了人机运行效率。

　　细节着手，“软硬”兼施

　　根据以往的经验，航天员在太空的活动对扶手的依赖程度很高，它起着保持平衡与助力的重要作用。从航天员从空间返回后的反馈得知，舱内部分扶手的“手感”不佳，不能很好地适应舱内活动的需要。

　　“神七”在舱体内外安置了20余个“软”、“硬”扶手。舱体内部以软扶手为主，其被安置在仪器板的侧面和舱壁上，这便于航天员在舱内自如地活动。而“硬”扶手则被安置在舱门和轨道舱脚踏板上，及舱外行走路线上，便于航天员寻找着力点，为出入舱体以及进行舱外实验提供了极大的便利。（本报酒泉9月25日电）