神七航天员背包原是“空调” 飞船内有20余扶手

　　神舟七号载人飞船到底是怎么设计的？里面有何玄机？昨日，中国航天科技集团公司空间技术研究院神舟飞船的研制队伍向记者披露了神七鲜为人知的设计细节。这艘我国自主设计的飞船是航天员在首次行走太空期间的“起居间”，用什么“家具”和用什么油漆都极为讲究。从舱内白色的装饰，到用压缩空气做成的坐椅，再到极其节约空间的格局，这座“美丽的天宫”处处诠释着人性化、精密化的设计理念。

　　就是这样的一个“美丽的天宫”，设计团队的平均年龄只有33岁。

　　文/本报特派记者邱瑞贤 特约记者宋丽芳、李奡

　　货架“瘦身” 腾出活动空间

　　飞船总装主管设计师刘晓震告诉记者，神舟七号飞船的研制重点就是要确保航天员顺利进行出舱及释放小卫星等其他活动。为此，设计在飞船内部的空间保障上做足了文章。由于此次要完成出舱活动任务，而舱外航天服的体积较大，两名航天员要进行穿脱服装的动作，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，为此，研制人员在设计飞船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。

　　白色装饰 不怕“没上没下”

　　按计划，“神七”的3名航天员将在空间轨道工作、生活3至5天。由于空间失重环境下的方向感与地球表面的概念不同，为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，在飞船的内部装修上，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清晰与整洁。

　　涂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。

　　舱外行走路线安有硬扶手

　　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。从神五、神六的航天员从空间返回后反馈得知，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，这引起了设计者的高度重视。

　　与“神五”、“神六”不同的是，设计者更加重视扶手的便捷性与实用性，在舱体内外安置了数量不等、共20余个“软”、“硬”扶手。

　　舱体内部以“软”扶手为主，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。“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，用作着力点，给航天员出入舱体以及进行舱外实验提供便利。

　　压缩空气做出安全坐椅

　　为保证“神七”发射成功和航天员安全回家，设计者煞费苦心。“神五”“神六”返回舱里的坐椅都采用了火工品爆燃提升的设计，而在“神七”返回舱坐椅的设计上，设计人员考虑到尽管飞船的密封性已万无一失了，但是坐椅下的一个压力燃气包里的有害气体万一要是发生了泄漏，后果就不堪设想。于是最终确定了用“压缩空气”来取代燃气，并增加了一套“气源组件系统”作为动力源。

　　坐椅的工作介质则采用了安全的气体——压缩空气，这意味着即便发生泄漏，也不会对航天员的身体产生不利影响。

　　复压气瓶“穿”上防护衣 为释放小卫星护航

　　不论是航天员出舱进行太空行走，还是返回轨道舱，关好舱门都非常重要，因而飞船舱门被称为“生死之门”。“神七”航天员在执行出舱过程中，需要开关好两道舱门，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动作。

　　舱门通径比神六增100毫米

　　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。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。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。

　　零下20℃进行开舱门实验

　　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。游巍描述说：为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℃和零上45℃。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℃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。

　　“神七”发射升空后，将在341公里的高度绕轨道漫游，就是在这个轨道高度，出舱的航天员要进行30分钟的太空行走。同时飞船还将携带的一颗小卫星放飞太空。根据任务要求，设计师们增加了舱外摄像机、照明灯、舱外扶手、复压气瓶，还有各种阀门和管路系统等。

　　为确保释放小卫星时更加安全，研制人员特意为安装在轨道舱外的5个复压气瓶穿上了“防护衣”。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。穿上了瓜瓣型的防护衣后，释放小卫星的安全度大为提高。

　　 气闸舱：漫步太空的生命通道

　　本报讯(特派记者邱瑞贤特约记者黄希)由于此次神七的任务增加了“出舱”，轨道舱的“气闸舱”功能格外引人注目。“轨道舱的作用一是为航天员提供生活和工作支持，二是作为航天员出舱的气闸舱来使用。”昨日，中国航天科技集团空间技术研究院总体部的一位设计师言简意赅。

　　泄复压成功与否决定出舱成败

　　据设计师介绍，“气闸”就是锁住空气的意思。当人要走出飞船进入太空，为了减少空气的逸散，建一个小隔间，先开一扇门，进入隔间后把这扇门关上，再把另一扇门打开，走出隔间。从太空返回飞船的过程与之相反。

　　要想把轨道舱改进成为气闸舱，需要有两个必备条件：一是密封；二是要有泄复压功能，即把“小隔间”内的局部环境变为空间环境和恢复为载人环境。作为出舱前的“准备活动”，“泄压”的成功与否，将直接决定航天员是否能够按计划出舱。

　　一套由阀门、管道等零部件组成的泄压装置将执行“泄压”重任。“泄压并不是简单地把空气排放到空间，我们需要通过大量的分析计算和地面试验来找到泄压过程中最佳速度和压力控制点。”

　　据介绍，舱内的气压要始终和航天服的状态相协调。由于航天员在这个过程中将完成穿好舱外航天服的操作，所以从一个大气压到泄压完成是一个循序渐进的过程。

　　太空人出舱前吸氧排氮泄压

　　“人在快速减压环境下容易得减压病。所以在降压的过程中，航天员有一个吸氧排氮的过程。航天员在穿航天服时吸纯氧，需要约半个小时的时间来置换血液里的氮。这之后再减压就安全了。”

　　设计师介绍，在“泄压”之前，航天员和航天服与外界的压力一致，“泄压”之后，航天员穿着航天服站在舱内接近零压力的环境下，也就是相当于站在太空环境下。

　　完成“泄压”操作后，穿好舱外航天服的航天员就已经为出舱活动“整装待发”了。

　　与出舱过程相反，航天员从太空回到飞船内，要经历一个“复压”步骤。与“泄压”类似，“复压”过程也要分阶段进行。此次神七飞船携带了五个高压气瓶：它们的作用是等航天员回到气闸舱时，将舱内的气压从“零”恢复到一个大气压状态。

　　出舱与穿航天服均有控制台

　　航天员30分钟的舱外活动，对于航天员和地面操作人员而言，是“双重考验”。

　　航天员上天后，航天员与航天员之间，航天员与地面需要进行联络。为确保可靠的通信联络，航天服腰际的一个类似于绳子的电脐带的装置用于实现有线方式的“天地对话”，同时还有舱外服通信机可以无线方式进行通话。

　　航天员出舱前的“泄压”以及舱外航天服的穿着这两个关键程序都需要航天员自己来完成。这个操作界面就是“出舱保障控制台与服装控制台”。设计师们根据泄复压和航天服准备的需要，事先设计了操作程序。航天员将按照程序要求完成操作。

　　安装在飞船舱外的照明灯将为舱外活动提供照明。这个专门为适应舱外环境设计的LED灯组具备在“高真空、高低温”环境下工作的特性，确保在特殊环境下可靠工作。照明灯的亮度、照明范围都有严格的要求。

　　舱内设服装安装悬挂点

　　航天员背包原是“空调”

　　舱外航天服的运输和安装是攻克的一个难点。“就像我们出远门一样，我们带的西装在旅途中是一个打包状态，到了目的地后，要穿这件西装，我们需要把它打开。这样西装又是另一种状态了。对于舱外航天服而言，也存在这两种状态。”设计师风趣地说。

　　由于航天员要在空间失重状态下穿着航天服，需要对舱外航天服进行适当的固定。“根据多项地面试验，我们在轨道舱内安装了固定的安装点和悬挂点。确保航天员出舱前能够顺利地穿上舱外航天服。”

　　在目前看到的舱内照片上，航天员背负的一个“行囊”让很多人感到好奇。“这其实就是航天员自带的一个空调。”设计师形象地说道，“这个行囊将完成供氧、散热等功能。” (来源：广州日报)