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[神六探索之旅·揭秘]一箭沖天數風流

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

飛船三大件跨越40年

神舟六號構型與神舟五號相同,由返回艙、軌道艙和推進艙3個艙段構成。由于這次飛行沒有交會對接任務,飛船取消了附加段。按照飛船在太空中飛行狀態(tài),3個艙段由前到后的安裝次序是:軌道艙、返回艙和推進艙。

■軌道艙:呈圓桶形狀,是航天員工作、生活和休息的地方,安裝應用系統(tǒng)設備及航天員食品和飲用水裝置。軌道艙的后端底部設有艙門,航天員通過這個艙門可以進入返回艙。軌道艙外部兩側裝有兩個像鳥兒翅膀一樣的太陽電池翼,軌道艙所需要的電能就是由這兩個電池翼提供的。

■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,航天員都在返回艙內。神舟六號的返回艙形狀像鐘,其艙門與軌道艙相連,航天員通過這個艙門,可以進入軌道艙。返回艙是飛船的指揮控制中心,艙內安裝了航天員的坐椅。航天員在這里可以隨時判斷、了解飛船的工作情況,必要時人工干預飛船的系統(tǒng)和設備的工作。

■推進艙:形狀也是圓柱形的,艙內安裝推進系統(tǒng)發(fā)動機和推進劑,其使命是為飛船提供姿態(tài)高速和進行軌道維持所需的動力,推進艙外部兩側也安裝了兩個太陽電池翼,為飛船提供所需的電能。

■跨越40年:神舟飛船總體性能達到國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。雖然中國載人航天工程起步較晚,但并不是從“加加林”時代的飛船起步:先搞無人飛船,再搞單人飛船,最后才是多人飛船,而是一步邁過俄美的40年發(fā)展歷程,實現了跨越式的發(fā)展。

神舟雖然起步晚,但電子技術和智能化水平遠遠領先。推進艙和軌道艙各有一對太陽能電池翼,并能自動對準太陽,保證飛船的充足供電,這也是神舟的一大特色,國外類似飛船或使用一次性電池,或完全依靠推進艙供電,電力供應水平較弱。

神舟飛船還是世界上唯一真正實現人貨合運的載人飛船。飛船軌道艙在航天員返回后可以留軌工作半年,開展各種科學試驗。飛船預留了交會對接機構和出艙活動部件的接口。


逃逸塔里藏“玄機”

在神舟六號載人航天飛行任務中,長征二號F型運載火箭發(fā)射升空后的第一個關鍵動作就是拋掉位于其上部的逃逸塔。

逃逸塔是位于長征二號F型運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)射段航天員的應急救生設施。它與上部整流罩、高空逃逸發(fā)動機、高空分離發(fā)動機、柵格翼、上下支撐支構、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秒的時間段內,也就是火箭飛行從地面到110公里時,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境。當飛船飛行到一定高度后,若運載火箭工作正常,就會按正常程序拋掉逃逸塔。


首次裝上“千里眼”

用于發(fā)射神舟六號載人飛船的長征二號F型火箭搭載了圖像實時測量系統(tǒng),這是我國長征系列火箭首次裝上的“千里眼”。

據載人航天工程運載火箭系統(tǒng)主任設計師張智介紹,圖像實時測量系統(tǒng)主要用于分離輔助判斷。在以前的飛行中,火箭的關機、分離等動作都是靠相應的遙測參數來體現的,這些數字并不直觀,而且由于信號干擾,存在一定的不準確性。

圖像實時測量系統(tǒng)由兩個攝像頭、圖像壓縮處理器、圖像綜合控制器等設備組成。一個攝像頭鏡頭朝向火箭尾部,用于觀測助推器分離和一二級分離;另一個攝像頭鏡頭朝上,用于觀測整流罩分離和船箭分離。這兩個攝像頭的分辨率,相當于普通電視機畫面的效果。在火箭上升過程中,我們既可以向下看到越來越遠的地球,也可以向上看到太陽或星星,堪稱真正的“現場直播”。


人工“羽衣”整流罩

火箭在大氣層中穿行的時候,就像鳥兒在天空飛翔,不僅需要羽翼的保護,還要有像鳥兒羽翼那樣流暢的線型,以保持氣動外形,穿云破霧。但航天器的外形卻不具備這樣的特點,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。

整流罩由高強度、輕質、耐高溫,且無線電透波性強的材料制成,位于運載火箭的頂部;鸺涨,整流罩在地面保護航天器,保證航天器對溫度、濕度、潔凈度的要求;鸺沾┻^大氣層時,整流罩可以使航天器免受氣動力和氣動熱影響以致?lián)p傷。運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,完成它的使命。


別開生面的太空生活

太空服裝不簡單

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

艙內航天服呈乳白色,局部鑲有天藍色邊線。由3部分組成:一是限制層,由耐高溫、抗磨損材料制成,用來保護服裝內層結構;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,與內衣褲連接在一起,有許多管道,通過氣流在服裝內的流動,帶走人體代謝產生的熱量。整套衣服重約10公斤,價值高達數十萬元人民幣。

從外形上看,航天服心臟部位有一個可以擰動的圓形裝置,用來調節(jié)衣服內的壓力、溫度和濕度。右腹部位置有一根細管,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備。

飛船在軌道飛行時,航天員一般不穿航天服。但在容易出現事故的飛行時段,必須穿上航天服。當飛船座艙出現意外失壓時,啟動艙內航天服系統(tǒng)救生,可在6小時內保證航天員的生命安全。

航天服雖然結構復雜,看似有些笨重,但在太空失重的情況下,穿起來并不困難,航天員一般10分鐘內即可穿戴完畢,穿著它工作和生活也能輕松自如。

天宮飲食不容易

神舟六號兩位航天員的食譜包括50多種各類食品,航天員每日進餐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、墨魚丸子等,蔬菜類都是各種復水蔬菜,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。通過對這些食品的科學搭配,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。經過低溫冷凍、去掉水分等程序處理的草莓、蘋果、香蕉等水果,味道也相當不錯。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。當然,這些都是復水飲料。

用餐時,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。航天員取食食品,要閉嘴咀嚼,防止殘渣外泄。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。神舟六號飛船上安裝了我國科學家自己研制的太空馬桶。航天員需要方便時,只需要將馬桶上的塑料軟管緊貼到排泄器官上,馬桶內的抽氣設備將會把航天員的大小便收集到一個固定的容器里。小便也許比較簡單,但大便就不太容易了。根據美國和俄羅斯宇航員的經驗,在無重力的環(huán)境里人體內的腸子漂浮著,內臟并不能正常工作,許多人從太空馬桶上下來時經常喃喃自語:“又失敗了。”

需要注意的是,太空中放屁也得小心,因為其反作用力可能會把人推走,而且還會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氣體,嚴重時可引起爆炸,因此必要的時候最好到廁所里解決,看來在太空里只好忍一忍了。


火箭為何掉碎片

神舟六號飛船發(fā)射升空時,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到零攝氏度以下。長征二號F型運載火箭的測試發(fā)射理論溫度是零下20攝氏度,但是,低溫可能導致某些產品出現低溫效應,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)射時的致命“殺手”。為了盡可能減小低溫的不利影響,往往會采取一些保溫措施,其中,在火箭箭體上貼泡沫塑料是最常用也最簡便的一種辦法,實踐證明經濟有效;鸺c火升空后,大氣的劇烈摩擦會將這些泡沫塑料從箭體上剝離下來,這就成了人們看到的從火箭身上掉下的碎片。


長征火箭笑傲太空

長征二號F火箭是中國航天史上第一次用于載人航天的全新的運載火箭,也是目前中國所有運載火箭中起飛質量最大、長度最長、系統(tǒng)最復雜的火箭。從下到上依次由四個液體助推器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔等部分組成;鸺L58.3米,起飛質量為479.8噸,運載能力為7800噸,可以把飛船送入200公里-450公里的近地軌道。長征二號F載人火箭可靠性提高到0.97,使航天員的安全性達到0.997,成功率為100%,其可靠性、安全性和成功率均已達到國際先進水平。

■55項新技術:長征二號F火箭首次在國內火箭上采用了55項新技術,其中的火箭故障檢測系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)等主要關鍵技術,屬于世界性難題。數百種火箭故障模式及逃逸判據,實現了運載火箭在待發(fā)段和上升段發(fā)生故障時的自動檢測、自動診斷故障,并能發(fā)出故障信息給逃逸系統(tǒng),實施航天員自動逃逸和地面指令逃逸,這一技術達到了國際先進水平。

■實現了“三垂”:長征二號F火箭在國內航天史上實現了“三垂”:飛船和火箭在技術區(qū)實現了垂直總裝測試;實現了運載火箭高度垂直豎立情況下,在自發(fā)電源的驅動下,沿著鐵軌自行行走1.5公里的垂直運輸;實現了1.5公里的遠距離發(fā)射。這些技術都達到了國際先進水平。

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

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)射臺上的逃逸。低空逃逸是通過逃逸塔來實現的,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),可實施高空逃逸即“無塔逃逸”,由4個高空逃逸發(fā)動機和兩個高空分離發(fā)動機為整流罩提供動力,從而帶飛船離開箭體。

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,可實施船箭應急分離。飛船成功逃逸后,將降落在內蒙古巴丹吉林沙漠到陜西榆林約800公里的范圍內。

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