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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,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,艙內安裝推進系統發動機和推進劑,其使命是為飛船提供姿態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年發展歷程,實現了跨越式的發展。

        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。它是飛船發射段航天員的應急救生設施。它與上部整流罩、高空逃逸發動機、高空分離發動機、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,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,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主任設計師張智介紹,圖像實時測量系統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。火箭升空前,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。火箭升空穿過大氣層時,整流罩可以使航天器免受氣動力和氣動熱影響以致損傷。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星發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。火箭點火升空后,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。火箭全長58.3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和逃逸系統等主要關鍵技術,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段和上升段發生故障時的自動檢測、自動診斷故障,并能發出故障信息給逃逸系統,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公里的遠距離發射。這些技術都達到了國際先進水平。

        ■“三重逃逸系統”:長征二號F火箭取消了其他火箭一旦姿態不穩便自動自毀的功能,配備了逃逸系統,一旦出現意外,它可以隨時啟動。這三種逃逸系統是: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個高空逃逸發動機和兩個高空分離發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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