神舟十四號(hào)航天員首次出艙看點(diǎn)解析

新華社記者胡喆、宋晨

9月2日，神舟十四號(hào)乘組完成首次出艙活動(dòng)。本次出艙與神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)乘組出艙時(shí)有何不同？又有哪些新的航天技術(shù)讓航天員出艙更加舒適、便捷、安全？

出艙艙門更大

神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)乘組出艙時(shí)，通過的門是位于空間站核心艙節(jié)點(diǎn)艙的出艙口，艙門口徑為85厘米。而本次任務(wù)，航天員首次從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙“出門”，這個(gè)“大門”由航天科技集團(tuán)五院空間站結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)抓總研制，艙門口徑達(dá)到了1米，讓航天員在身著艙外航天服的情況下，能夠更從容地?cái)y帶設(shè)備“走出家門、遨游太空”。

看似簡(jiǎn)單的幾何尺寸增大，其實(shí)是一項(xiàng)“剛”與“柔”的平衡。利用杠桿放大原理尋找平衡點(diǎn)，在保持航天員操作用力不變的條件下使直徑1米的艙門實(shí)現(xiàn)密封，研制難度可想而知。

此次出艙的艙門作為航天器機(jī)構(gòu)中的復(fù)雜產(chǎn)品，涵蓋密封、傳動(dòng)、鎖緊、導(dǎo)向、潤(rùn)滑、人機(jī)工效等學(xué)科。艙門設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將這些復(fù)雜的功能落實(shí)到產(chǎn)品的操作細(xì)節(jié)中，航天員出艙前，只需使用艙門門體上配套的操作手柄旋轉(zhuǎn)解鎖，使用助力機(jī)構(gòu)消除殘壓，拉動(dòng)艙門把手即可完成打開艙門的動(dòng)作。

同時(shí)，艙門還配套了特制的艙門保護(hù)罩，并將艙門檢漏儀作為密封的檢測(cè)手段，將艙門壓點(diǎn)開關(guān)作為狀態(tài)輔助判斷，全方位保障問天“大門”的使用安全。

安全繩更長(zhǎng)

在順利出艙之后，一條連接航天員與空間站的“生命線”始終護(hù)衛(wèi)左右，這就是由航天科技集團(tuán)五院529廠研制的可伸縮安全系繩機(jī)構(gòu)。

神舟七號(hào)任務(wù)時(shí)，航天員翟志剛完成我國(guó)首次太空出艙活動(dòng)時(shí)使用的安全系繩是固定長(zhǎng)度的系繩，其有效長(zhǎng)度僅1米多。

空間站建造任務(wù)中，航天員要完成空間站設(shè)備安裝、檢修等出艙任務(wù)，出艙范圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴(yán)格，需研發(fā)一種長(zhǎng)度更長(zhǎng)且可伸縮的安全系繩機(jī)構(gòu)。

出艙過程中，這種可伸縮安全繩能保證航天員與空間站艙體間超過10米的安全連接，又不會(huì)對(duì)航天服產(chǎn)生勾掛或干涉航天員的運(yùn)動(dòng)，還要經(jīng)受住太空中近200℃大溫差、空間輻照、空間粒子等惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。

同時(shí)，考慮到人機(jī)工效學(xué)的要求，還要實(shí)現(xiàn)恒力輸出，以保證其收放力不對(duì)航天員運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，研制難度較高，之前國(guó)內(nèi)并無類似的空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品。

研制團(tuán)隊(duì)?wèi){借豐富的空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，開展適用于空間站出艙任務(wù)的新型可伸縮安全系繩機(jī)構(gòu)研發(fā)工作，為航天員出艙助“一繩之力”。

針對(duì)長(zhǎng)距離以及空間環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了一種巧妙的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩的恒力收放，無需電機(jī)提供回轉(zhuǎn)力矩，避免了電纜的引入，保證了航天員攜帶的便捷性和機(jī)動(dòng)性。

為減小纏繞過程中的阻力、避免空間輻照環(huán)境對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生影響以及防止鋼絲繩對(duì)航天服產(chǎn)生勾掛，設(shè)計(jì)人員選用耐空間輻照的特殊包覆材料對(duì)鋼絲繩進(jìn)行保護(hù)，確保機(jī)構(gòu)的使用安全。為滿足長(zhǎng)壽命使用的要求，還采用了輔助排繩滑輪組引導(dǎo)鋼絲繩排繩的設(shè)計(jì)方案，并通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，確保10余米長(zhǎng)鋼絲繩在機(jī)構(gòu)的狹小空間里上萬次、重復(fù)性的有序纏繞。

儀表與照明分系統(tǒng)更智能

此次出艙任務(wù)中，儀表與照明分系統(tǒng)為航天員帶來了新的“黑科技”：云臺(tái)照明燈。隨問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射的云臺(tái)照明燈具備全覆蓋角度轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)為此次出艙任務(wù)點(diǎn)亮艙外環(huán)境，成為航天員艙外行走的“燈塔”。

據(jù)悉，艙外云臺(tái)照明燈為空間站首次在軌應(yīng)用的照明設(shè)備，通過多自由度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及投光燈光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得航天員出艙路徑以及艙外作業(yè)點(diǎn)的照度得到充分保障。

不同于地球，航天員在軌每天會(huì)經(jīng)歷大約14次日出日落，體內(nèi)的生物鐘容易被打亂，并可能造成一定程度上的睡眠障礙。

為此，儀表與照明分系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃了空間站多艙段多自由度動(dòng)態(tài)照明為主、固定照明為輔的一體化、多維度、定量化照明系統(tǒng)，提升航天員生活質(zhì)量。

航天員進(jìn)入空間站后，可以根據(jù)個(gè)人需求通過手機(jī)應(yīng)用調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明環(huán)境、睡眠模式、工作模式、運(yùn)動(dòng)模式，避免長(zhǎng)時(shí)間單調(diào)環(huán)境帶來的不適，保證航天員更高效地工作、更放松地享受高質(zhì)量睡眠，讓他們?cè)谔展ぷ骱蜕罡踊盍M滿。