神七系统副总设计师潘腾:打造新神舟 太空谱新篇
编者按:11月7日,由中共中央宣传部、中直机关工委、中央国家机关工委、总政治部、总装备部、工业和信息化部、中国科学院、中国航天科技集团公司和北京市委联合举办的神舟七号载人航天飞行先进事迹报告会在人民大会堂隆重举行。
报告会上,中国航天科技集团公司五院神舟七号飞船副总设计师潘腾以亲身经历,深情讲述了参与载人航天事业的动人故事。

神七系统副总设计师:潘腾
2008年9月27日16时41分0秒,航天员翟志刚打开飞船轨道舱舱门,顺利出舱。茫茫太空,他挥动着中国航天人亲手绣制的五星红旗,向全国人民、向全世界人民致意——中国人漫步太空的时代到来了!
此时此刻,无论身在何处,中华儿女的心都被紧紧地凝聚在一起……小小的舱门,外面是浩瀚的未知世界,里面是13亿中华儿女探索宇宙的恒心和决心;小小的舱门,开启了中国人太空行走的梦想,承载着航天人50余载的春夏秋冬……
与“神舟五号”、“神舟六号”相比,“神舟七号”较大的特点就是要进行航天员太空行走,而且3年内必须突破出舱技术!
按照航天界惯例,飞船上必须造一个气闸舱,作为过渡舱支持出舱活动。如果这样,我们的飞船就要重新设计、重新研制,时间可能来不及;而要从原有的轨道舱中隔出一个气闸舱来,有效空间又不够。
出舱的突破口在哪里?那段时间,飞船研制人员有种“老虎吃天——无从下口”的感觉。
就在大家迷茫的时候,飞船总指挥尚志和总设计师张柏楠带领大家反复论证,拿出了一个大胆的方案:返回舱和推进舱不动,从轨道舱改起,实现气闸舱和生活舱一体化设计。
这是一个大胆的决定,更是一个创新的决定。这个决定的背后充满极大的考验和挑战。舱内结构如何重新布局、气闸舱如何泄复压、空间如何通信等等,一个个难题就像一只只“拦路虎”,挡在了我们面前。
神舟六号飞船,航天员穿过的是一道舱门;神舟七号飞船,航天员要穿过两道舱门,才能出舱行走。特别是轨道舱舱门,怎么开?向里开还是向外开?开多大角度?真空条件下,舱门能否正常开关?舱门的密封性如何保证?一连串的问号摆在了我们面前。
再难,也难不倒我们中国人漫步太空的决心!再多的问号,航天人也会用有力的行动把它们一一拉直!
“门”向里开,占用舱内空间;“门”向外开,密封性难保证。考虑到整体效果的综合优化,我们较终确定了舱门向内开启100度的较佳选择。
然而,在验证舱门真空状态下开关及其密封性时,我们又遇到了棘手的问题,一个大的真空环境无法在地面实现,即使有,研制人员也无法在真空环境中去模拟试验。较后,我们想办法设计了一套机械臂装置,进行真空里的开关门试验,通过内部传感装置,在短短几分钟就能自动判断舱门是否关好、密封好,并发出相应指令。
一次,在做舱门密封性试验时,研制人员发现用来检测舱门密封性的快速检漏仪突然失效了。当时,气氛一下子紧张了起来,这可是影响航天员生命安全的大事。大家分头查原因,3天3夜,终于查清,问题出在了检漏仪阀门的一个小小的密封圈上。
为了保证航天员出舱安全,我们进行了数千次的可靠性和安全性试验。那段紧张攻关的日子里,没有谁晚上8点前回过家,有时凌晨还被叫到单位解决问题,大家的手机都是24小时开着,充电器成了离不开的随身物品……
主管舱门设计的女工程师游巍,在紧张的试验期间,刚满7岁的女儿1个月接连高烧4次,孩子被烧得满嘴是泡,吃不下东西,疼得直哭,天天盼着妈妈早点回来陪她一会。“孩子病时我真的管不上,那段时间只能硬扛。”这位干练爽朗的航天女将说起此事,眼中泛出了泪花。
那段时间,周六周日大家不用问加不加班,都会自觉地按时来到试验现场。我们私下里有这样一个口头禅:“周六保证不休息,周日休息不保证”。正是无数个这样普普通通的航天人,甘做浩瀚太空中的颗颗星辰,才照亮了中国人迈向太空的攀登路程!
航天员出舱前要将气闸舱内的空气排泄干净,使舱内外压力平衡,以便打开舱门,这个过程,我们称之为泄压。这是神舟七号飞船气闸舱必备的功能,也是航天员能否出舱的关键。泄压时间过长,会失去较佳的出舱时机,影响航天员的安全;泄压时间短,空气泄不干净,哪怕只剩下1%的气体,作用在舱门上的力就会达到近百公斤,航天员就打不开舱门。
在进行泄压试验时,按照设计,18分钟就可以把舱内的压力泄到理论值。可第一次泄压,气闸舱就给我们来了个“下马威”,近3个小时愣是没把压泄下来。
问题到底出在哪?是方案不对,还是设备功能不行,大家百思不得其解。
为了弄清这个问题,大家将气闸舱的内装饰材料、罐头、衣服、甚至食堂打来的米饭都封装起来,逐一放入真空罐里进行试验。结果表明,即使是一块干木头,在接近真空的低压状态下,也会产生水汽或挥发气体。问题的症结终于找到了。
神舟七号出舱通信的难题,是要克服多径效应对通信带来的影响。我们经过多次试验,通过扩频形式获得了较佳的通信环境。为清晰展示航天员舱外行走的完美画面,我们采用了先进的图像压缩编码体制,将单路图像传输模式提升为双路图像传输模式,新增了舱外摄像机,大大提高了图像的传输质量。
为保证航天员出舱安全,飞船在方案设计时,就制定了185种故障对策与预案,仅出舱活动段就有31种;为了验证飞船功能的可靠性,先后组织了5大类89项地面实验;为了确保返回着陆安全,进行了10项90多个工况下的300余次回收半物理仿真试验。可以说,我们把能想到的都做了。在保证绝对安全的前提下,我们在轨道舱内安装了可折叠式服装穿脱架、舱门附近安装了助力限位器、轨道舱上安装了舱外扶梯,目的就是让航天员坐较放心的中国船、坐较舒适的中国船,圆满完成出舱任务。
每一次攻关都是一次成功的超越,每一次磨砺都使我们羽翼更加丰满。如今,飞船研制团队平均年龄虽不到34岁,但已拥有成熟的技术和坚如磐石的理想信念,去迎接未来的挑战。
不远的将来,我们将会突破空间交会对接技术,建立空间实验室,让五星红旗在中国的太空站上高高飘扬!
(潘腾:五院神舟七号飞船系统副总设计师)
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