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专家:神九上配三个大型尿液箱 对接迎来四考验

2012年06月18日15:53
来源:中国航天网
访谈现场
访谈现场

  主持人:各位网友大家下午好,欢迎您关注中国航天网和搜狐网联合举办天宫一号、神舟九号交会对接任务在线访谈节目,今天请到两位飞船系统设计师,和网友交流回答问题。他们分别是来自:载人飞船系统热控分系统主任设计师 满广龙,另外一位是载人飞船系统副主任设计师岳荣刚。欢迎两位老师来到中国航天网。

  我们知道6月16号长征二号F火箭已经把神舟九号飞船送到了预定轨道,而且非常成功,经过几次变轨现在已经完全具备了交会对接的条件。先问两位老师一个大家非常关心的问题,上一次天宫和神八已经执行过交会对接,而且非常成功,为什么这次任务还要重复这个步骤,两次有什么区别?

  满广龙:这次任务执行自动交会对接主要是为了验证自动交会对接的技术,积累更多的经验,还有数据,为了咱们以后完善神舟这些技术提供支持。从自动交会对接这个技术来说,应该说是上次状态与天宫一号跟神八对接是一样的,没有什么区别。

  主持人:上两次自动对接成功为这次任务提供了什么经验,有什么需要改进的地方?

  岳荣刚:因为神八、神九两次自动交会对接,我们积累了一定交会对接经验。这次在积累神八经验基础上,对自动交会对接和撤离,手控交会对接和撤离,以及返回控制都进行了大量优化,这是我们一些改进的地方,相信会做得更好。

  主持人:两次飞行器对接之后,他们轨道舱和留轨舱,压力是不是相同的?

  岳荣刚:一开始对接的时候,两个飞行器压力肯定不同,但是相差不那么大。刚对接完成的时候,实际上形成三个舱。第一个舱从飞船这边,返回舱,轨道舱是执行同一个舱,这时候是真空的,没有任何空气的。第三个部分是目标飞行器一部分。要平衡三个舱压力,打开轨道舱有一个平衡阀,打开之后轨道舱气压平衡了,经过一段时间平衡以后,人进到通道里面,这时候再去打开目标飞行器那个门平衡阀,再打开这样轨道舱和目标飞行器就实现了压力平衡,再下一步把目标飞行器门打开,可以进入目标飞行器里面。

  主持人:是不是也要先经过测试一下?是不是真的平衡了。

  岳荣刚:对,要通过压力传感器测试,两个压差符合要求的时候,相差不大压差的时候可以开门。

  主持人:大概需要多长时间?

  岳荣刚:时间不太好说,这个要看当时的情况,也说不准。

  主持人:保证两边压力是一样,对接在一起,怎么保证对接之后气密性?

  岳荣刚:会有一个密封圈,飞行器对接机构有双层密封圈,橡胶的,目标飞行器是平面的,很光滑的一种表面。这样对上以后,这样形成一个密封的箱体,完全保证气密性,这样不会泄露,而且是双层密封圈。

  主持人:咱们现在可以看一下直播,现在正在对接呢。

  满广龙:拉紧以后有一个压力,调控密封圈闭合良好。

  岳荣刚:航天员开舱门有视频可以传下来,锁紧以后就完全密封了。

  主持人:请两位给我们介绍一下这个过程怎么样,应该先打开?

  岳荣刚:刚才我也说了一部分,首先航天员进入轨道舱进行各种各样设置,设置完之后航天员打开轨道舱前舱门平衡阀,等待压力平衡,花费一段时间。等待的时间,航天员可以把前舱门的一个摄像机,必须有一个动作拆下来,放到另外一个位置上。这时候压力平衡可能差不多了,这时候把轨道舱前舱门打开,要转动一下钥匙。开启大概20度左右,把平衡阀关上,然后再完全打开,可以进入对接通道。这时候另外一名用钥匙,我们开目标飞行器是从外面开的,这时候需要一把钥匙,另一名航天员把钥匙递过来,当然了开钥匙之前还有一步把平衡阀打开。平衡阀打开压力平衡以后,拿钥匙把前舱门一转动,这时候又开了。这时候航天员推20度左右,再把平衡阀关上然后再打开,打开就完全开启的一个角度,航天员可以进行目标飞行器进行生活,进行各种各样科学实验,大概这样一个过程。

  主持人:打开三道门。

  岳荣刚:这两道门形成三部分。

  主持人:是不是过程中也要穿航天服。

  岳荣刚:这个需要穿舱内航天服,蓝色的服装。

  主持人:上次神七任务,要很费力才把舱门打开,这次要打开两个舱门,针对这个问题咱们在设计上有没有什么改进?

  岳荣刚:上次的时候有出舱任务,必须打开轨道舱舱门的时候,必须等轨道舱跟外界真空气压平衡,两部分接近真空情况下。这时候由于种种原因,轨道舱里面压力降得特别慢,所以可能造成了这个问题。但是神八、神九不会有这个问题,因为是舱内的。气压平衡以后,整个轨道舱真空以后再打开舱门,实际上这个问题是不存在的。

  主持人:上一次载人是四年前神舟七号飞船,2008年的时候,这一次实施载人交会对接任务,这次飞船系统面临什么样的考验?

  满广龙:咱们第一次实施手控交会对接,控制方案和程序上,还有设备上,还有航天员操作方面面临着更多的考验。第二个方面是航天员要多次穿舱。

  主持人:上一次载人是四年前神舟七号飞船,2008年的时候,这一次实施载人交会对接任务,这次飞船系统面临什么样的考验?

  满广龙:咱们第一次实施手控交会对接,控制方案和程序上,还有设备上,还有航天员操作方面面临着更多的考验。第二个方面是航天员要多次穿舱,要通过两道舱门,这个也是一个考验。第三个要实现短期的驻留,航天员在里面时间更长,原先的话几天,现在要十几天,这个时间更长。而且第一次有女航天员参与,所以说也是一个考验。第四个方面,我们对接之后形成一个组合体状态,这样的组合体涉及到一些比如说像载人环境控制,包括大气环境控制,温湿度环境控制,这一些都要实现一体化的控制,需要两个飞行器很好的匹配。我觉得就是以上四点。

  主持人:还是有很多考验的。整个飞船从整体上来说神九和神七相比有什么变化。

  岳荣刚:基于两次不同的任务,神七当时出舱任务,前面有一个小卫星,连前舱门都没有,交会对接任务,最明显变化是新增加了前舱门,这是外观最主要最大的变化。为了配合交会对接任务,轨道舱装了一些交会对接敏感器,这些东西相当于人的眼睛帮助完成交会对接任务。轨道舱里面为了完成交会对接任务,也是做了非常大的改进和设计。比如说相对神七,我们神九没有舱外航天服了,再加上很多上行载荷的设备,这也是为了支持我们航天员在轨进行更长的生活而准备的。另外我们的返回舱、轨道舱针对交会对接任务,也做了相应的改进。

  主持人:咱们在神九研究过程中既然有这么多改变,是不是遇到了一些困难,怎么解决的?

  岳荣刚:困难这一方面,主要是任务难度大,交会对接任务是我们国家必须要攻克的一关,对我们以后建立空间站也是一个非常关键的一项任务,必须要攻克它。这样对我们来说,就是一种新技术,我们攻克新技术,肯定难度是相当大的。第二个,我认为人手不足,时间紧,大家都是加班加点,经常牺牲周末节假日时间来完成任务。像我这样在载人航天部刚毕业没几年就参与到研发当中,没有任何经验,所以这我们也认为是一个难度。平时跟着我们相对于我们有经验的老师,带着我们一块来做,一边做一边学习。

  主持人:但是看起来任务这么成功,这些问题解决得非常好。

  岳荣刚:去年神八在基地的时候,我们神八试验队员大部分像我们这样二十多岁,三十岁左右的年轻队员。当我们队员和医监医保系统一块交流的时候,看到我们这边全是这样的人惊呆了,一是不敢相信,觉得这样一批人行不行。因为他们基本上都有十年以上过程经验实验的。

  主持人:神八神九都工作得非常好,就不用担心了。之前还看到有报导说咱们神舟七号,八号,九号,这三个飞船是批量生产,一次生产出来,怎么保证它的质量。

  满广龙:还是靠航天整个质量体系,整个航行全过程。包括产品设计、生产,还有验收,测试,还有存储、使用这些环节,都是严格把关的。

  主持人:神八神九都工作得非常好,就不用担心了。之前还看到有报道说咱们神舟七号,八号,九号,这三个飞船是批量生产,一次生产出来,怎么保证它的质量。

  满广龙:还是靠航天整个质量体系,整个航行全过程。包括产品设计、生产,还有验收,测试,还有存储、使用这些环节,都是严格把关的。我们在工作的时候,定期开展质量方面的工作,另外为了确保产品质量,针对神舟九号安排了很多质量方面的专项抽查,虽然是把日常的质量管理工作做充分同时,也能够通过更多的检查查缺补漏,确保不留下任何疑点和隐患。

  主持人:上行载荷能力,能给我们解释一下这个词儿是什么意思?

  岳荣刚:上行载荷是一个新的东西,在我们神九目标飞行器进行对接任务过程中,我们认为在轨飞行的,空间站我们往上用载人飞船往上运送人员,我们必须攻克这样一个任务,就是以后必须掌握的一个东西,因此我们增加了飞船上行载荷的部分。通俗来讲,相当于我们如果把飞船比如说一台房车,这个轨道舱里面,有人生活、实验和运送货物的空间,我们所有上行载荷都是在轨道舱里面。上行载荷主要的目的还是为了让我们人,航天员在目标飞行器里面生活更长的时间。怎么样能生活更长时间呢?吃喝拉撒必须都得保证,原来5天时间,现在增长到13天,所以我们必须要增加更多的食品,带更多的水。比如说还有大型尿液搜集系统,大型垃圾搜集系统,还有各种各样衣服、卫生用品都包括在上行载荷能力里面。

  主持人:是不是这个能力越大越好。

  岳荣刚:当然不是,如果太大了也不好,在飞船上行载荷能力保证的情况下当然是越大越好。

  主持人:怎么解决这么长补给问题,之前五六天时间,你说上行载荷能力,是不是能保证航天员这么长时间和工作呢?

  岳荣刚:上行载荷能力对航天员生活的问题,刚才提到食品,吃的话,我们有三十个食品行李包,还有其余不在上行载荷能力其余一些食品包,可以满足航天员在这儿生活15天。对于喝有大型饮水箱,我们水肯定有近一百千克的水。拉就是有两个大型废旧搜集桶,还有三个大型尿液箱,航天员在轨道舱里面完成饮食和其余这些东西。食品还有一个用来备份的。

  主持人:满老师给我们解释一下飞船热控系统所起的作用?

  岳荣刚:热控系统和地面一些热反应是不同的。首先地面是有大气的,在太空的真空环境中是没有大气的。另外在天宫相对于低温环境,一个4K的低温背景,低温的空间,另外是失重的环境。地面是有重力条件,它因为有大气,有一个自然对流的作用,对温度控制,热量循环起到作用。但是如果在失重环境,比如轨道舱,返回舱,天宫一号实验舱,是失重的,不能建立自然对流,必须靠强迫对流实现空气流动,给人体去散热,还有给仪器设备散热。另外辐照环境,主要太阳光的照射,还有地球的红外照射是不一样的。大家都知道在地面上我们整个作业的话,是24小时,在飞船上大概一个半小时,白天到行业更短,所以它的变化更加剧烈。基于这样一个基础条件,热控系统在这种环境下保证在飞船上所有的设备,能够保证它所需要的正常温度。我们一般在0到40度的范围,另外保证航天员生活区工作区,空气的温度保证室温20度的范围,使得它更舒适,保证空气湿度在合适范围当中让航天员在湿度上有所保证。人在活动空间就有一定气流存在,从身体里呼吸、排热、排湿起到一个作用。

  另外有丰富流场存在的话,航天员呼出二氧化碳,还有舱里一些其他的空气成分,能够更加均匀,不至于造成二氧化碳会聚集在一个角落里,会排散出来,不会对航天员身体造成影响,应该说起到这样一个作用。我们热控分系统采取一些技术手段综合运用,达到正常人活动区空气的温度、湿度,还有风速环境,达到这个目的,起到这个作用。

  主持人:相当于这个系统在飞船各个部分都需要用到这个系统。

  满广龙:对,相当于咱们地面上人生活在这个空间的空调,机房内这种空调,起到这个作用。但是它和地面上应该说还有很大的不同,因为它整个更加复杂,考虑的可靠性方面的问题更多。所以它在配置上更复杂,系统更可靠一些。

  另外咱们地面上有一些压缩机这些东西,咱们有一个自然的冷却体,自然的低温,利用它作为冷酶,把热量直接排到太空当中,实际上也起到一个节能的作用。

  主持人:当有阳光热量存储下来。

  满广龙:不用,我们通过调整,通过设计辐射器,这个辐射器往太空中辐射热量,达到辐射降温的目的。通过辐射器表面图层,当它在阴影区和阳道区实现排散,而不至于使得里面温度比较高。

  主持人:热辐射器是吧?

  满广龙:对。

  主持人:另外电力供应系统也是非常重要的,它是怎么工作的?

  主持人:另外电力供应系统也是非常重要的,它是怎么工作的?

  满广龙:包括太阳能蓄电池,配电系统,电池阵。电池阵,有大量的太阳片组成,利用太阳光电效应,将接收到的太阳光辐射直接转换成电流。在光照区,给它充电。阴影区放电,在电源设备控制下,在配电系统负责完成用电负载统一配电,将电按照需求提供给各个用电设备,形成这样一个供电系统。

  主持人:这次航天员第一次可以通电吃上热菜热饭,是不是通过这个电力供应活动?

  岳荣刚:相当于微波炉一样,在天宫里面。

  主持人:这次飞船针对航天员生活这么长时间,舒适性有没有特别设计?使得在这些时间里过得更舒服一点。

  岳荣刚:首先咱们飞船里面空间里面都有针对航天员不同的区域,比如睡眠区可以设计得比较温馨,降低噪声,把光线大部分隔绝掉,都有这一部分设计。另外航天员在休息的时候,有两个航天员同时休息,肯定有一个航天员进行值班。两个航天员可以把睡袋包打开,虽然有失重原因跟地面不同,但是还是相当舒适的。这个也可以拆到目标飞行器里面都可以使用。

  满广龙:另外飞行器形成组合体之后,整个温湿度环境也会更加舒适。另外我们设计了通风的流畅设计,比如说飞机上面出风口一样,送风口一样,我们座位可以调整,对出风口风向,风量,航天员也可以调整。在航天员活动区根据自己需要可以调整,在睡眠区也是一样,比如他睡觉的时候,把通风口打小一点,可以通风口通风量打小一点。如果不想对着自己吹,可以把风口调整一下,调到身体以外的地方吹,像空调一样可以很好处理。

  主持人:这次有三名航天员,有一名女航天员,飞船有针对她特殊的设计部分吗?

  岳荣刚:针对女航天员我们设计了女性配件包,这是一个新东西,还有女性专用卫生用品包,这里面有女性自己化妆品,还有其他特殊的针对女性设计的东西都在包里面。设计了这些新设备给女性航天员来使用,充分尊重了人性化设计。

  主持人:现在看直播可以看到航天员在太空中做什么动作,这个图象到底是怎么看到的呢?通过什么装置?

  满广龙:通过舱内摄像设备,实施下沉到地面可以看到。

  岳荣刚:如果不在我们接收区的话,转接一下。如果直接在上空,可以直接下传,或者通过远望号。

  主持人:有人说神七之前是单向,这次神舟九号是可以双向视频的,这个怎么做到的?

  满广龙:上行的话,同样的道理,只是说以前没有设计上行设备的数据,没有这个部分。

  主持人:还有人说航天员可以收发Email。

  满广龙:航天员利用个人计算机接受电子邮件,地面上传电子邮件,送到上扬数据,仪表控制器收到之后会通报有邮件,航天员通过数据传输线将电子邮件内容在控制器上,传入到个人计算机上面去,可以在上面处理他的软件。

  岳荣刚:实际上跟咱们上网是一样的,也可以添加附件。

  主持人:但是中间要经过一个周转是吗?

  岳荣刚:是。

  主持人:这次任务顺利成功完成之后,对于将来建立咱们国家空间站有没有什么重要影响和意义?

  满广龙:通过神舟九号和天宫一号,基本上突破和掌握了航天器交会对接的技术。同时也积累了很多航天员经验,飞船得到天地往返的工具得到进一步考核,天地往返工具是空间站所必须的工具。如果没有它的话,不可能完成天上的任务。这样的话,我们通过神舟九号天宫一号的任务,为我们未来空间站的发展提供了重要保证,打下了非常坚实的基础。

  主持人:今天的访谈就到这里,谢谢两位老师,来到我们节目。

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