9月2日0时33分,经过约6小时的出舱活动,神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同,完成出舱活动期间全部既定任务,陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱,出舱活动取得圆满成功。
此次是航天员首次从问天实验舱气闸舱出舱。出舱活动期间,完成了问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、舱外自主应急返回验证等任务,检验了航天员与小机械臂协同工作的能力,验证了问天实验舱气闸舱和出舱活动相关支持设备的功能性能。
出舱口刚好朝向地球
在执行本次出舱任务前,3名航天员细心清点了出舱时所需的舱门保护罩、脚限位器等各类设备和工具,连同舱外航天服一起,整齐放置在气闸舱内。
地面人员也对出舱任务进行了全面细致考量,医监医保人员一直密切关注航天员的健康状态,因为良好的身体状态也是顺利完成出舱任务的关键。3名航天员除了坚持在轨锻炼外,还会定期开展体检,使用超声诊断仪对心脏、肌肉等进行监测。
9月1日18时26分,航天员陈冬开启问天实验舱气闸舱舱门。开门第一眼,映入他眼帘的就是蔚蓝的地球。这能给航天员一个明确的方位感,地球反照的作用也使得光照更加柔和。
要确保航天员在高辐射环境下的安全,出舱时机的选择很重要。问天实验舱配备的能量粒子探测器是国际首台粒子种类最多、能谱范围最全最广的探测器,能为航天员出舱时间窗口选择提供准确的一手数据。同时,准确定量的粒子探测还能用于空间站在轨安全管理,为新材料和生命实验提供关键参数,以及探索重大前沿科学问题。
目前,神十四航天员乘组已在太空工作生活了两月有余。迎“问天”、拆快递、做实验……3名航天员在轨的工作节奏紧凑而有序。
出舱“门洞”更宽敞
“我已出舱,感觉良好!”陈冬、刘洋身着新一代“飞天”舱外航天服,依次顺利穿过气闸舱舱门。
此前,神舟十二号、神舟十三号航天员乘组都是通过直径85厘米的空间站核心舱节点舱“出门”。这次,问天实验舱气闸舱的容积空间增大了50%,舱门也变宽敞了——直径达到了1米。即使两位航天员都穿上舱外航天服,转身活动也不会受限,携带设备更从容。
这扇门是航天器机构中的复杂产品,涵盖了密封、传动、锁紧、人机工效等学科。门变宽15厘米,背后是“刚”与“柔”的平衡。专家解释,要在保持航天员所用的操作力度不变的情况下,利用杠杆放大原理去寻找平衡点,颇具难度。
航天员的开门动作,设计上实现了“举重若轻”。航天员只需用配套手柄旋转解锁,使用助力机构消除残压,拉动舱门把手即可打开。平时舱门处于关闭状态时,配套的检漏仪等设备,能全方位保障“大门”安全。
本次出舱任务,是航天员首次使用小机械臂进行舱外作业。在舱内“留守”提供支持的航天员蔡旭哲也有“门外动作”,他通过智能显示设备和机械臂操作台的联动,在舱内动动手指,就能实现机械臂多模式操作。同时,力反馈技术也首次被引入机械臂在轨操作,航天员能体验到按键的“触感”反馈。
安全绳长十余米
当航天员身处太空时,一条安全绳始终将其与空间站连接。这条“生命线”,是一套可伸缩安全系绳机构,能扩展航天员的工作空间。每次移动前,航天员都要先将安全绳绑缚在合适的位置。
在执行神舟七号飞行任务时,航天员翟志刚完成了我国首次太空出舱活动,当时他使用的安全系绳有效长度为1米多,且长度固定,不能随意伸缩。而在空间站建造任务中,航天员要完成空间站设备安装、检修等出舱任务,出舱范围更大、操作难度更高、安全要求更严格。为妥善完成相关任务,亟须通过可伸缩的安全系绳机构,保证航天员与空间站舱体间超过10米的安全连接,且伸缩过程要实现恒力输出,不能干扰到航天员的运动。
同时,作为直接暴露在太空环境的装置,这根绳还必须经受住近200摄氏度的大温差、空间辐照、空间粒子等恶劣环境的考验。
此次出舱,这条“生命线”已升级。凭借丰富的空间机构产品设计能力,研制团队通过巧妙的设计,实现了钢丝绳的恒力收放。10余米长的钢丝绳在狭小的空间里,能安全完成上万次有序缠绕。耐空间辐照的特殊包覆材料对钢丝绳进行保护,能满足长寿命使用的要求。
揭秘
3年研制238件“太空工具”
在舱外,航天员刘洋手持电动螺丝刀,轻松完成问天实验舱全景相机抬升任务。透过镜头看,这把电动螺丝刀的外形酷似手电钻,但其实它暗藏玄机。因为在失重状态下,航天员出舱时仅能靠扶手和脚限位器调整姿态,工具和人的受力情况都与地面相去甚远,所用的工具必须进行特殊设计。
航天员身着厚重的舱外服,且只能单手操作工具。因此在工具设计时,就要对每一个抓握、按压、旋拧操作进行反复研究。舱外的复杂环境,对电动工具的电机、电路、热控、机构等组件也是严苛的考验。在航天员进行模拟失重验证时,航天科技集团五院舱外维修工具研制团队发现,根据问天实验舱气闸舱新布局改进的工具箱,虽然在功能上能满足指标,但航天员需要将身体完全探出气闸舱,才能将便携式脚限位器和舱外操作台取下、装好。
“工具取放是航天员出舱任务的第一步,不能让他们在这儿就开始觉得没底。”团队设计师数次升级方案,最终确保航天员在半出舱状态下就能完成工具取放,操作更加便捷、安全。
最近3年,该团队共完成了空间站核心舱、问天实验舱36类、238件舱外维修工具的自主研制。(刘苏雅)