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气闸舱:一舱两用省空间
相比以前的飞船,“气闸舱”首次亮相可谓最浓墨重彩的一笔。要完成太空行走,必须在飞船上增加“气闸舱”的功能,这也是“神舟七号”最大的亮点。根据飞船的总体设计,这一功能由飞船的轨道舱来实现。
“神六”上的轨道舱仅是航天员在太空中的生活舱,航天员的工作和生活都在这个舱段进行。而到了“神七”,轨道舱要一舱两用,使其成为生活舱和气闸舱的结合体。所以这个舱段对“神七”来说是一舱两“名”,根据其支持航天员太空生活的功能,称作“轨道舱”;根据其支持航天员出舱行走的功能,称作“气闸舱”。三名航天员中的两名,从返回舱进入气闸舱后,返回舱关闭,气闸舱就变成了密闭的容器。两位航天员就在密闭的气闸舱内互相帮助穿上舱外服,完成吸氧排氮,随后进行泄压后打开气闸舱通向飞船外的舱门,一名航天员进行舱外行走,结束后再按照相反程序返回。“气闸舱功能”包括增添了舱内气压泄除和恢复系统,舱内有线和舱外无线的出舱活动通信系统,出舱活动操作显示界面、照明和摄像装置,舱外航天服接口支持系统等。添置这些新功能后,轨道舱的空间比以前小了一些,但经过精心设计,航天员在其中的空间活动还是可以得到最大的满足。
舱外航天服支持:出舱活动更便捷
轨道舱对舱外航天服提供的支持包括电、机械、热等几个方面。电支持有服装供电、通信传输、数据传输等,要通过电脐带满足有线连接,通过无线发射机完成无线连接。热支持要满足舱外航天服内热控稳定,除服装自身的热控制以外,轨道舱需要对其提供一定的热能支持,以控制舱外服的热状态。轨道舱内还增加了航天服的穿脱架,相当于地面上的衣架,用于挂住航天服以利于航天员的穿脱动作便捷。为了满足航天员穿脱舱外航天服的需要,研制人员对轨道舱特意进行了舱外服穿脱空间布局,气闸舱内设计了一些扶手、脚蹬器之类的设备,以帮助航天员完成舱外服的穿脱等动作;出舱后的支持设备集中在便于操作的区域,以利于航天员各项动作的完成。
为了将航天员舱外行走的壮举及时准确清楚地传回地面,展现航天员舱外行走的英姿,神舟七号飞船在前端和后端分别加载了一台舱外摄像机,能够通过两路图像实时观察和传输航天员舱外行走的情形。“神七”上还增加了为航天员在舱外行走提供光条件的照明设备。
出舱程序设计:重视细节保平安
出舱程序的设计是保障航天员完成行走的重要环节。由于舱外的环境比舱内环境要复杂得多,按照满足舱外服约束条件,同时保证航天员能够顺利完成出舱程序的原则,神舟七号飞船总体系统设计了分为四个阶段的正常出舱程序,设计了七个关键事件点并保证这些事件点全部都在地面测控范围以内。
为了保证航天员舱外行走在连续的测控波段范围内,同时还要在光照条件下以便于图像传输,研制人员特意将神舟七号飞船设计为在晚上发射,航天员在白天出舱行走,飞船在白天返回。这样设计发射时间,可使航天员出舱时间在阳照区,航天员出舱进行太空行走的活动都会被观察得一清二楚;飞船白天返回,不仅便于对航天员的搜救,也便于飞船回收试验队及时对返回舱进行快速处置。
除此之外,飞船总体系统还设计了4个应急处理程序和30个出舱故障预案,确保航天员的生命安全以及飞船安全返回。