(作者:孙宏金)
神舟飞船的返回舱和轨道舱是航天员在太空中的“两室一厅”,两室之间有一个圆形的舱门,这个舱门是为返回舱提供密封环境,确保返回舱在返回过程中舱内压力的,一旦不密封,就将给航天员生命安全带来严重后果,因此,舱门被誉为航天员的生命之门。打造航天员生命之门的是五院总体部神舟六号飞船结构与机构分系统主任设计师陈同祥和她的同事们。
据陈同祥设计师介绍,虽然神舟飞船已经有过5次发射圆满成功的历史,但是,“神舟”六号却与前5艘飞船相比,已不是简单的重复了,其中变化最大的当属连接“两室一厅”之间的舱门。因为“神舟”五号飞船航天员杨利伟在太空飞行期间始终是待在返回舱里的,而“神舟”六号飞船的航天员却要从返回舱进入轨道舱工作和休息,航天员“家”门不仅要开关准确自如,是否密封,直接决定“神舟”六号飞船载人航天飞行任务的成败和航天员的生命安全。
怎样保证舱门的密封性绝对可靠?研制人员为其加了8把“安全锁。”
第一道“安全锁”-确保设计科学无误。
“神舟”六号飞船的舱门,是一项高科技,不仅技术含量极高,同时,对于设计和加工要求也非常高,任何一个环节出了问题,就可能是颠覆性的、灾难性的。舱门设计图纸加起来100多张,研制人员要保证每一个零件,每一个尺寸准确无误,绝不能出半点差错。
为保证航天员知道舱门是否关好,技术人员在没有资料可以借鉴的情况下,全凭她们的大脑去冥思苦想,一步一步边试验边攻关,边总结,经过反复试验验证,终于找到最佳数据框矩,门是否关好,航天员通过仪表数据便一目了然,提高了可靠性和安全性。
第二道“安全锁”-为舱门按上密封锁
“神舟”六号的舱门尽管是就像分隔两个房间的房门,这个房门却比普通的房门复杂多了,是一个高科技的产物。普通的房门推上就是关好了,而这个门却不同,可能是世界上最生死攸关的门了。要关好这个门,不仅用力要合适,而且操作要准确。为了保证舱门的密封性,设计人员为“神舟”六号的舱门设计了6个联动杆锁,只有6个联动杆锁全部到位,舱门才能准确锁上;打开舱门时,必须准确完成一系列动作,才可以解锁开门。同时,在舱门开关上,专门设计了防误动作的防误开关,只有首先打开防误开锁,才能进入下一个动作,即开门。从而,保证了航天员操作上的准确和安全。
第三道“安全锁”-双保险保证密封性
为保证舱门的密封性,保证舱门密封可靠,技术人员为舱门的金属面上设计了两道密封圈,采取了双保险。采用多道密封的措施,为舱门的可靠性提供了保证。
第四道“安全锁”-多手段试验可靠性
舱门在加工中需要严格控制精度,采取降低摩擦等特殊手段,提高密封性和操作的灵活性。同时,为了使舱门精细到夹住一根头发丝都能察觉和报警,确保舱门的可靠性,技术人员设想出各种故障模式,今年上半年,在模拟太空环境的真空罐里,对舱门进行了长达数月的环境试验。同时,他们还模拟多种因素,不同人的手法、用不同的试验,包括让没有受到严格训练的人进行舱门开关等各种操作,经过千锤百炼的考验,证明了舱门的可靠性。设备装船后,在总装装配电测阶段,还多次组织由航天员亲自操作的开关舱门试验演练,参加系统级多次检漏试验。
第五道“安全锁”-快速检漏验可靠
航天员从轨道舱进来后,轨道舱通往外界的舱门和轨道舱与返回舱之间的两个门都是要密封的。舱门检漏常轨的方法是采用减压法,就是把舱门密封起来,等过1~2天在检查舱内压力,看看降低了多少,她们称为保压检漏。飞船发射前没有那么长的时间,因此,技术人员创造出舱门快速检漏法,设计了专用设备,对舱门上的双道密封圈进行快速检漏,运用这种方法,可以迅速判断舱门是否密封,性能是否可靠,判断舱门关好后的密封性。飞船返回程序启动前,航天员同样要通过快速检漏装置对舱门进行检漏。
2005年上半年,“神舟”六号飞船进行了系统的舱门检漏工作。为确保快速检漏法的可靠性,在4个多月的时间里,技术人员先后模拟了各种因素和环境,不同开关舱门方法下的测量,进行保压检漏和快速检漏,证明了舱门密封的可靠性。
理论上讲,要保证舱门密封可靠,把密封圈压得紧一些更好,可是,压得太紧,就意味着航天员打开和关闭舱门太费劲;而压得松一些,就将造成漏率大,就将危及航天生命安全。在4个多月的时间里,技术人员很是费了不少功夫,进行了无数次的试验验证,终于找到了既保证航天员生命安全,又保证航天员开关舱门不需要过分用力分参数。
第六道“安全锁”-秘密武器除绒毛
舱门的金属面上有两两道密封圈形成了对舱门的密封,这个密封圈非常娇贵,即使是比头发丝还细小的多余物都不能有。航天员的头发丝、航天服上掉下来的绒毛等等细小的东西粘在舱门密封面上,都可能给航天员生命带来隐患。但要保证一点多余物没有,难度是可想而知的。
实际上,飞船在太空飞行中,空气中漂浮物粘到舱门密封面上是不可避免的,因此,如何对舱门密封面进行清洗,就成为确保舱门密封的一个重要问题。在地面,我们清洗一个什么东西可以用水洗,精密一些的仪器的清洗可以用无水酒精,用绸布擦,而对于在轨道上飞行的飞船的密封面进行清洗,用这种常规的方法显然是不行的。酒精有气味,容易散发,航天员会感到非常不舒服,同时,动用酒精也容易起火,危及安全,用布擦易掉绒毛,起静电,鹿皮不行,也同样掉毛,找到一种可以方便、快捷、可靠地清洗密封圈的方法和材料不是一件容易的事。为了找到在太空中对密封圈和金属表面进行擦拭,且无腐蚀、不掉毛、无气味、不留水迹、不产生静电的特殊材料,在3个多月的时间,陈同祥主任设计师带领大家研究了多种方法,进行数百次试验,最后,她们终于找到了一种方法和材料。这种像湿巾一样大小的特殊材料具备了上述特点,有了这种秘密武器,即使密封带上粘上细小的绒毛,轻轻一擦就掉了。
第七道“安全锁”-科学设计脚踏板
在地面条件下开关舱门是一件很容易的事情,在太空中由于航天员是漂浮在半空中,从一个舱到另一个舱不是走过去的而是漂过去的,因此,开关舱门是一件非常复杂的事情。为了保证航天员操作的方便、准确,能够用上劲,技术人员为航天员设计了许多着力点,比如左脚睬在什么地方,右脚蹬踏在哪里等等,都有固定的位置。这样,不仅可以保证脚部可以均匀的用力,还保证了手可以准确地操作。与此同时,还编写了详细的开关舱门操作手册,连脚放在哪里,手怎样用力,都写得明明白白。
第八道“安全锁”-反复操作熟生巧
为使航天员熟练掌握开关舱门的动作要领,体会操作方法,在科技人员的现场指导下,多次组织了航天员进舱训练和如何开关舱门的操作练习,还模拟在失重条件下开关舱门的感觉。
8道安全锁,凝聚着研制人员的心血,体会出航天人精益求精、追求一流的精神风貌和聪明才智。