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[神六探索之旅·揭秘]一箭沖天數(shù)風(fēng)流

(2005-10-13 07:13:57)

飛船三大件跨越40年

神舟六號(hào)構(gòu)型與神舟五號(hào)相同,由返回艙、軌道艙和推進(jìn)艙3個(gè)艙段構(gòu)成。由于這次飛行沒(méi)有交會(huì)對(duì)接任務(wù),飛船取消了附加段。按照飛船在太空中飛行狀態(tài),3個(gè)艙段由前到后的安裝次序是:軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙。

■軌道艙:呈圓桶形狀,是航天員工作、生活和休息的地方,安裝應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備及航天員食品和飲用水裝置。軌道艙的后端底部設(shè)有艙門,航天員通過(guò)這個(gè)艙門可以進(jìn)入返回艙。軌道艙外部?jī)蓚?cè)裝有兩個(gè)像鳥(niǎo)兒翅膀一樣的太陽(yáng)電池翼,軌道艙所需要的電能就是由這兩個(gè)電池翼提供的。

■返回艙:是載人飛船唯一返回地球的艙段,飛船起飛、上升到入軌及返回著陸時(shí),航天員都在返回艙內(nèi)。神舟六號(hào)的返回艙形狀像鐘,其艙門與軌道艙相連,航天員通過(guò)這個(gè)艙門,可以進(jìn)入軌道艙。返回艙是飛船的指揮控制中心,艙內(nèi)安裝了航天員的坐椅。航天員在這里可以隨時(shí)判斷、了解飛船的工作情況,必要時(shí)人工干預(yù)飛船的系統(tǒng)和設(shè)備的工作。

■推進(jìn)艙:形狀也是圓柱形的,艙內(nèi)安裝推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)劑,其使命是為飛船提供姿態(tài)高速和進(jìn)行軌道維持所需的動(dòng)力,推進(jìn)艙外部?jī)蓚?cè)也安裝了兩個(gè)太陽(yáng)電池翼,為飛船提供所需的電能。

■跨越40年:神舟飛船總體性能達(dá)到國(guó)外目前正在使用的第三代載人飛船水平,并在很多地方有自己的優(yōu)勢(shì)。雖然中國(guó)載人航天工程起步較晚,但并不是從“加加林”時(shí)代的飛船起步:先搞無(wú)人飛船,再搞單人飛船,最后才是多人飛船,而是一步邁過(guò)俄美的40年發(fā)展歷程,實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。

神舟雖然起步晚,但電子技術(shù)和智能化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先。推進(jìn)艙和軌道艙各有一對(duì)太陽(yáng)能電池翼,并能自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),保證飛船的充足供電,這也是神舟的一大特色,國(guó)外類似飛船或使用一次性電池,或完全依靠推進(jìn)艙供電,電力供應(yīng)水平較弱。

神舟飛船還是世界上唯一真正實(shí)現(xiàn)人貨合運(yùn)的載人飛船。飛船軌道艙在航天員返回后可以留軌工作半年,開(kāi)展各種科學(xué)試驗(yàn)。飛船預(yù)留了交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)和出艙活動(dòng)部件的接口。


逃逸塔里藏“玄機(jī)”

在神舟六號(hào)載人航天飛行任務(wù)中,長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭發(fā)射升空后的第一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作就是拋掉位于其上部的逃逸塔。

逃逸塔是位于長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭最頂端看上去貌似避雷針的裝置,塔高8米。它是飛船發(fā)射段航天員的應(yīng)急救生設(shè)施。它與上部整流罩、高空逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)、高空分離發(fā)動(dòng)機(jī)、柵格翼、上下支撐支構(gòu)、滅火裝置和飛船的軌道艙與返回艙共同組成為有塔逃逸飛行器。

在火箭起飛前15分鐘到起飛后160秒的時(shí)間段內(nèi),也就是火箭飛行從地面到110公里時(shí),一旦火箭發(fā)生故障,它可以帶著飛船的返回艙和軌道艙與火箭分離,并降落在安全地區(qū),幫助飛船上的航天員脫離險(xiǎn)境。當(dāng)飛船飛行到一定高度后,若運(yùn)載火箭工作正常,就會(huì)按正常程序拋掉逃逸塔。


首次裝上“千里眼”

用于發(fā)射神舟六號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F型火箭搭載了圖像實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng),這是我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭首次裝上的“千里眼”。

據(jù)載人航天工程運(yùn)載火箭系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師張智介紹,圖像實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)主要用于分離輔助判斷。在以前的飛行中,火箭的關(guān)機(jī)、分離等動(dòng)作都是靠相應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)來(lái)體現(xiàn)的,這些數(shù)字并不直觀,而且由于信號(hào)干擾,存在一定的不準(zhǔn)確性。

圖像實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)由兩個(gè)攝像頭、圖像壓縮處理器、圖像綜合控制器等設(shè)備組成。一個(gè)攝像頭鏡頭朝向火箭尾部,用于觀測(cè)助推器分離和一二級(jí)分離;另一個(gè)攝像頭鏡頭朝上,用于觀測(cè)整流罩分離和船箭分離。這兩個(gè)攝像頭的分辨率,相當(dāng)于普通電視機(jī)畫面的效果。在火箭上升過(guò)程中,我們既可以向下看到越來(lái)越遠(yuǎn)的地球,也可以向上看到太陽(yáng)或星星,堪稱真正的“現(xiàn)場(chǎng)直播”。


人工“羽衣”整流罩

火箭在大氣層中穿行的時(shí)候,就像鳥(niǎo)兒在天空飛翔,不僅需要羽翼的保護(hù),還要有像鳥(niǎo)兒羽翼那樣流暢的線型,以保持氣動(dòng)外形,穿云破霧。但航天器的外形卻不具備這樣的特點(diǎn),于是,航天專家們給航天器穿上了一件巨大的人工“羽衣”,這就是火箭的整流罩。

整流罩由高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐高溫,且無(wú)線電透波性強(qiáng)的材料制成,位于運(yùn)載火箭的頂部;鸺涨埃髡衷诘孛姹Wo(hù)航天器,保證航天器對(duì)溫度、濕度、潔凈度的要求。火箭升空穿過(guò)大氣層時(shí),整流罩可以使航天器免受氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱影響以致?lián)p傷。運(yùn)載火箭飛出大氣層后,整流罩將沿箭體縱向分成兩瓣并被拋開(kāi),完成它的使命。


別開(kāi)生面的太空生活

太空服裝不簡(jiǎn)單

中國(guó)航天員的航天服是我國(guó)自主研制的,具備國(guó)際先進(jìn)水平。按功能分為艙內(nèi)航天服和艙外航天服,搭乘神舟六號(hào)飛船的兩名航天員將不出艙活動(dòng),所以只配備了艙內(nèi)航天服。

艙內(nèi)航天服呈乳白色,局部鑲有天藍(lán)色邊線。由3部分組成:一是限制層,由耐高溫、抗磨損材料制成,用來(lái)保護(hù)服裝內(nèi)層結(jié)構(gòu);二是氣密層,用涂有丁基或氯丁橡膠的錦綸織物制成,有良好的氣密性,防止服裝加壓后氣體泄漏;三是散溫層,與內(nèi)衣褲連接在一起,有許多管道,通過(guò)氣流在服裝內(nèi)的流動(dòng),帶走人體代謝產(chǎn)生的熱量。整套衣服重約10公斤,價(jià)值高達(dá)數(shù)十萬(wàn)元人民幣。

從外形上看,航天服心臟部位有一個(gè)可以擰動(dòng)的圓形裝置,用來(lái)調(diào)節(jié)衣服內(nèi)的壓力、溫度和濕度。右腹部位置有一根細(xì)管,是航天員的通信工具;左腹部處有兩條管路,是給航天員供氧和排放二氧化碳的設(shè)備。

飛船在軌道飛行時(shí),航天員一般不穿航天服。但在容易出現(xiàn)事故的飛行時(shí)段,必須穿上航天服。當(dāng)飛船座艙出現(xiàn)意外失壓時(shí),啟動(dòng)艙內(nèi)航天服系統(tǒng)救生,可在6小時(shí)內(nèi)保證航天員的生命安全。

航天服雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜,看似有些笨重,但在太空失重的情況下,穿起來(lái)并不困難,航天員一般10分鐘內(nèi)即可穿戴完畢,穿著它工作和生活也能輕松自如。

天宮飲食不容易

神舟六號(hào)兩位航天員的食譜包括50多種各類食品,航天員每日進(jìn)餐3次,每餐可以享用到五六種食品。

這些食品包括主食和副食。主食以米飯為主,每份米飯140克,裝在真空包裝袋中,食用時(shí)使用加熱器加熱。副食包括肉類、蔬菜、罐頭3大類,其中肉類包括陳皮牛肉、牛肉丸子、墨魚(yú)丸子等,蔬菜類都是各種復(fù)水蔬菜,包括香菇菜心、素什錦等,罐頭類也都以肉類罐頭為主,如牛肉罐頭、豬肉罐頭等。通過(guò)對(duì)這些食品的科學(xué)搭配,可以保證航天員在太空中主食2天不重樣、副食4天不重樣。

航天員在太空還能吃上水果。經(jīng)過(guò)低溫冷凍、去掉水分等程序處理的草莓、蘋果、香蕉等水果,味道也相當(dāng)不錯(cuò)。航天員還可以喝上咖啡、綠茶或橙汁等飲料,此外還有奶油濃湯。當(dāng)然,這些都是復(fù)水飲料。

用餐時(shí),航天員每人一套餐具,包括餐盤、勺子、叉子、安全剪刀等,將餐盤束縛在航天員一側(cè)大腿上,勺子、安全剪刀等吸附于餐盤上,利用餐盤上的尼龍搭扣,將食品固定在餐盤內(nèi)。航天員取食食品,要閉嘴咀嚼,防止殘?jiān)庑。食品用勺子食用,飲料用吸管吸食。餐后,航天員要將食品包裝袋及剩余食品放入廢棄物收集袋中,以防止食品碎屑、水滴或包裝在飛船座艙內(nèi)到處漂浮。

太空“方便”不方便

在太空中居住,航天員感到最不方便的可能就是大小便了。神舟六號(hào)飛船上安裝了我國(guó)科學(xué)家自己研制的太空馬桶。航天員需要方便時(shí),只需要將馬桶上的塑料軟管緊貼到排泄器官上,馬桶內(nèi)的抽氣設(shè)備將會(huì)把航天員的大小便收集到一個(gè)固定的容器里。小便也許比較簡(jiǎn)單,但大便就不太容易了。根據(jù)美國(guó)和俄羅斯宇航員的經(jīng)驗(yàn),在無(wú)重力的環(huán)境里人體內(nèi)的腸子漂浮著,內(nèi)臟并不能正常工作,許多人從太空馬桶上下來(lái)時(shí)經(jīng)常喃喃自語(yǔ):“又失敗了。”

需要注意的是,太空中放屁也得小心,因?yàn)槠浞醋饔昧赡軙?huì)把人推走,而且還會(huì)污染航天器座艙中的環(huán)境。屁中的氫和甲烷等成分還是可燃?xì)怏w,嚴(yán)重時(shí)可引起爆炸,因此必要的時(shí)候最好到廁所里解決,看來(lái)在太空里只好忍一忍了。


火箭為何掉碎片

神舟六號(hào)飛船發(fā)射升空時(shí),身上在不斷地掉落一些碎片。這是為什么呢?位于西北戈壁深處的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心夜間氣溫已達(dá)到零攝氏度以下。長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭的測(cè)試發(fā)射理論溫度是零下20攝氏度,但是,低溫可能導(dǎo)致某些產(chǎn)品出現(xiàn)低溫效應(yīng),如密封件失效、電纜插頭接觸不良等故障,這些都有可能成為發(fā)射時(shí)的致命“殺手”。為了盡可能減小低溫的不利影響,往往會(huì)采取一些保溫措施,其中,在火箭箭體上貼泡沫塑料是最常用也最簡(jiǎn)便的一種辦法,實(shí)踐證明經(jīng)濟(jì)有效;鸺c(diǎn)火升空后,大氣的劇烈摩擦?xí)䦟⑦@些泡沫塑料從箭體上剝離下來(lái),這就成了人們看到的從火箭身上掉下的碎片。


長(zhǎng)征火箭笑傲太空

長(zhǎng)征二號(hào)F火箭是中國(guó)航天史上第一次用于載人航天的全新的運(yùn)載火箭,也是目前中國(guó)所有運(yùn)載火箭中起飛質(zhì)量最大、長(zhǎng)度最長(zhǎng)、系統(tǒng)最復(fù)雜的火箭。從下到上依次由四個(gè)液體助推器、芯一級(jí)火箭、芯二級(jí)火箭、整流罩和逃逸塔等部分組成;鸺L(zhǎng)58.3米,起飛質(zhì)量為479.8噸,運(yùn)載能力為7800噸,可以把飛船送入200公里-450公里的近地軌道。長(zhǎng)征二號(hào)F載人火箭可靠性提高到0.97,使航天員的安全性達(dá)到0.997,成功率為100%,其可靠性、安全性和成功率均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

■55項(xiàng)新技術(shù):長(zhǎng)征二號(hào)F火箭首次在國(guó)內(nèi)火箭上采用了55項(xiàng)新技術(shù),其中的火箭故障檢測(cè)系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)等主要關(guān)鍵技術(shù),屬于世界性難題。數(shù)百種火箭故障模式及逃逸判據(jù),實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭在待發(fā)段和上升段發(fā)生故障時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)診斷故障,并能發(fā)出故障信息給逃逸系統(tǒng),實(shí)施航天員自動(dòng)逃逸和地面指令逃逸,這一技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

■實(shí)現(xiàn)了“三垂”:長(zhǎng)征二號(hào)F火箭在國(guó)內(nèi)航天史上實(shí)現(xiàn)了“三垂”:飛船和火箭在技術(shù)區(qū)實(shí)現(xiàn)了垂直總裝測(cè)試;實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭高度垂直豎立情況下,在自發(fā)電源的驅(qū)動(dòng)下,沿著鐵軌自行行走1.5公里的垂直運(yùn)輸;實(shí)現(xiàn)了1.5公里的遠(yuǎn)距離發(fā)射。這些技術(shù)都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

■“三重逃逸系統(tǒng)”:長(zhǎng)征二號(hào)F火箭取消了其他火箭一旦姿態(tài)不穩(wěn)便自動(dòng)自毀的功能,配備了逃逸系統(tǒng),一旦出現(xiàn)意外,它可以隨時(shí)啟動(dòng)。這三種逃逸系統(tǒng)是:低空逃逸、高空逃逸和船箭應(yīng)急分離。

低空逃逸是指起飛前30分鐘到起飛后120秒即火箭拋逃逸塔前,包括在發(fā)射臺(tái)上的逃逸。低空逃逸是通過(guò)逃逸塔來(lái)實(shí)現(xiàn)的,故稱“有塔逃逸”。

火箭拋逃逸塔(起飛后120秒)到整流罩分離前(起飛后200秒),可實(shí)施高空逃逸即“無(wú)塔逃逸”,由4個(gè)高空逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)和兩個(gè)高空分離發(fā)動(dòng)機(jī)為整流罩提供動(dòng)力,從而帶飛船離開(kāi)箭體。

整流罩分離后到船箭分離前(起飛后約584秒)如果發(fā)生故障,可實(shí)施船箭應(yīng)急分離。飛船成功逃逸后,將降落在內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠到陜西榆林約800公里的范圍內(nèi)。

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