據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間9月17日17時(shí)47分，經(jīng)過約5小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十四號(hào)航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同，完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，出艙活動(dòng)取得圓滿成功。視頻畫面顯示，蔡旭哲出艙時(shí)，正逢太陽升起，曙光初現(xiàn)。此次任務(wù)是蔡旭哲首次出艙并登上小機(jī)械臂。由于問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙口朝向地球，航天員上半身探出出艙口時(shí)，頭頂便是地球，看上去如同“倒立”在地球上方。
此次任務(wù)距離“神十四”乘組首次出艙活動(dòng)僅隔16天，創(chuàng)下中國航天員兩次出艙活動(dòng)間隔時(shí)間最短紀(jì)錄。兩次緊密的出艙任務(wù)可驗(yàn)證中國空間站的高頻度出艙各系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合能力。常態(tài)化出艙是空間站必須具備的能力，它需要航天員與地面飛控人員熟練掌握出艙各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，多次演習(xí)演練，達(dá)到天地默契配合，其中涉及艙內(nèi)外協(xié)同，空間站系統(tǒng)與地面航天員系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、測(cè)控通信系統(tǒng)的天地協(xié)同等。
尤其是中國空間站進(jìn)入運(yùn)營階段后，可能還需要把天和核心艙的太陽翼轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)艙兩邊，這實(shí)際上需要常態(tài)化的多次出艙。短期內(nèi)兩次出艙也是對(duì)未來出艙活動(dòng)進(jìn)行提前演練驗(yàn)證。雖然間隔時(shí)間短，研究團(tuán)隊(duì)仍然根據(jù)上一次出艙經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此次出艙活動(dòng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，“神十四”乘組首次出艙時(shí)，發(fā)現(xiàn)出艙通道空間變大、安全繩加長會(huì)影響艙內(nèi)外的物品傳遞，此次任務(wù)中，研究團(tuán)隊(duì)及時(shí)作出了改進(jìn)。
另一方面，根據(jù)中國載人航天工程辦公室公布的消息，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將于10月發(fā)射。發(fā)射前，空間站組合體還要進(jìn)行轉(zhuǎn)位工作，轉(zhuǎn)位之后空間站將呈“L”型構(gòu)型，相較而言，目前的“一”字形構(gòu)型更適合出艙。
本次出艙最引人注意的是，航天員為問天實(shí)驗(yàn)艙安裝了一套由航天科技集團(tuán)五院研制的擴(kuò)展泵組。與航天員首次出艙安裝的問天實(shí)驗(yàn)艙熱控?cái)U(kuò)展泵組不同，這次是在問天實(shí)驗(yàn)艙的外載荷冷卻回路加裝了一個(gè)擴(kuò)展泵組。
據(jù)介紹，空間站任務(wù)長達(dá)15年以上，作為冷卻回路的關(guān)鍵部件，泵、閥、過濾器、傳感器等都需要在軌更換。液路設(shè)備必須安裝在艙內(nèi)才能在整流罩的包絡(luò)之中，而非密封艙塞滿設(shè)備和管路電纜，如果身著厚重出艙服的航天員鉆到非密封艙內(nèi)換液路設(shè)備，難度可想而知。
為此，航天科技集團(tuán)五院空間站熱控設(shè)計(jì)人員大膽創(chuàng)新，提出了新的思路：在艙內(nèi)裝一套泵閥，用于支持回路的早期運(yùn)行，再在艙外壁留出機(jī)電液接口，上天后，擇機(jī)在艙外追加一套泵組，即所謂艙外擴(kuò)展泵組。擴(kuò)展泵組安裝后，問天實(shí)驗(yàn)艙將優(yōu)先使用擴(kuò)展泵組，故障或壽命到期后就換一套擴(kuò)展泵組，艙內(nèi)的泵組則作為備用，確?？臻g站在軌穩(wěn)定運(yùn)行。
雖然身處太空環(huán)境，再重的箱子都是輕飄飄的，但是身著航天服的航天員出艙操作一個(gè)大箱子，把機(jī)電液與艙體連接起來，依然有一定難度。特別是液路連接，斷接器內(nèi)的彈簧力和液體壓力都不小，出艙活動(dòng)本身就不太方便，航天員單靠自身力量更是無法直接插上。
航天科技集團(tuán)五院設(shè)計(jì)師們開展了大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，不斷完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，安裝擴(kuò)展泵組時(shí)，航天員無需使用任何工具，也不需要精確瞄準(zhǔn)或左右移位，只需完成“插入銷孔定位，撥鎖鉤鎖定，轉(zhuǎn)手輪插電，拉手柄連液”四個(gè)步驟，除去地面人員確認(rèn)的時(shí)間，不到一分鐘就能圓滿完成這項(xiàng)艱巨的任務(wù)，既省時(shí)又省力。
此外，擴(kuò)展機(jī)箱除了能夠擴(kuò)展泵組，將機(jī)箱內(nèi)的泵組換成控溫閥組就能擴(kuò)展控溫閥組，換成補(bǔ)加組件就能在軌補(bǔ)加液體工質(zhì)，在地面換成換熱組件就能在電測(cè)期間為艙內(nèi)供冷，未來換成展開式輻射器模塊還有望為空間站擴(kuò)展散熱能力。擴(kuò)展機(jī)箱還采用了“四標(biāo)準(zhǔn)”的思路，即與艙體接口標(biāo)準(zhǔn)化、與航天員接口標(biāo)準(zhǔn)化，與包裝運(yùn)輸接口標(biāo)準(zhǔn)化，與內(nèi)部載荷接口標(biāo)準(zhǔn)化。無論裝什么，往哪兒裝，誰來裝，操作都是一樣的簡單輕松。正是研究團(tuán)隊(duì)的這些溫暖、貼心和巧妙的設(shè)計(jì)，讓“最忙太空出差三人組”的在軌任務(wù)輕松了許多。
本次出艙活動(dòng)歷時(shí)約5個(gè)小時(shí)，其中包含兩項(xiàng)新任務(wù)，首次完成艙外助力手柄安裝、首次進(jìn)行艙外救援驗(yàn)證。作為應(yīng)急使用裝置，艙外助力手柄安裝在出艙口環(huán)形扶手旁，它主要用于應(yīng)急開門，相當(dāng)于一把門外的“鑰匙”，是保障航天員艙外安全的一道防線?！ ?/p>
據(jù)介紹，航天員通常是從艙內(nèi)開門，然而當(dāng)航天員需要異艙進(jìn)站，比如在應(yīng)急情況從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙，從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙返回，就可以利用這把“鑰匙”從艙外打開艙門。艙外救援驗(yàn)證則是為了應(yīng)對(duì)航天員在艙外作業(yè)時(shí)可能遭遇的意外情況。其間，一名航天員需要沿著艙壁攀爬，將另一名模擬“失去行動(dòng)能力”的航天員帶回艙內(nèi)。
這一過程中，主動(dòng)施救的航天員既要防止自己飄走，還要防止“失能”的航天員飄走，他需要一邊拉著同伴，一邊倒騰安全繩回到艙內(nèi)，非常辛苦。移動(dòng)過程中，兩名航天員以何種方式連接最合適?主動(dòng)施救者應(yīng)該如何拖拉，使被救的航天員不至于磕碰到艙壁?施救的航天員如何抓握扶手最高效可行?這些都需要在真正的艙外環(huán)境下進(jìn)行驗(yàn)證。
太空出艙后，航天員將面臨太空環(huán)境的嚴(yán)峻考驗(yàn)，容不得半點(diǎn)差錯(cuò)。因此，進(jìn)行出艙活動(dòng)時(shí)與地面建立高速及時(shí)的測(cè)控通信尤為重要。第三代中繼終端產(chǎn)品通過與中繼衛(wèi)星天鏈一號(hào)和天鏈二號(hào)建立中繼鏈路，實(shí)現(xiàn)中繼通信，對(duì)于保證地面與航天員的持續(xù)通信發(fā)揮著重要作用。通過中繼終端建立的天基測(cè)控通信系統(tǒng)建成之后，可確保問天實(shí)驗(yàn)艙在絕大部分時(shí)間都保持著與地面的實(shí)時(shí)通信。
此外，在空間站建造階段，航天員出艙并開展艙外維修、設(shè)備更換等操作將成為一項(xiàng)常態(tài)的活動(dòng)?？臻g站問天實(shí)驗(yàn)艙的中繼終端采用集成化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，在保證傳輸信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，方便航天員維修更換。
中國空間站在軌安全運(yùn)行以來，經(jīng)受住了惡劣空間環(huán)境的考驗(yàn)，保障了航天員在軌生命安全，這些都離不開航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部空間碎片防護(hù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為中國空間站打造的“固若金湯的防護(hù)鎧甲”，為空間站長期在軌安全運(yùn)行提供強(qiáng)大的空間碎片防護(hù)能力。這背后，是航天人整整20年的技術(shù)積累。
針對(duì)空間站更長的在軌時(shí)間、更大的組裝規(guī)模、更苛刻的防護(hù)需求，航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部空間碎片防護(hù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)全面啟動(dòng)了空間站防護(hù)設(shè)計(jì)新進(jìn)程。團(tuán)隊(duì)以自主可控和可持續(xù)發(fā)展為宗旨，提出了“材料立足國內(nèi)、指標(biāo)對(duì)標(biāo)國際”的研發(fā)原則，決定自主開發(fā)性能更先進(jìn)的復(fù)合材料填充式防護(hù)結(jié)構(gòu)。
面對(duì)這一目標(biāo)，第一關(guān)首先需攻克材料問題。團(tuán)隊(duì)提出了“基于沖擊壓力的防護(hù)材料評(píng)估方法”，該方法能夠定量評(píng)估材料防護(hù)性能，簡單有效地從國內(nèi)幾十種復(fù)合材料中篩選出了具有防護(hù)潛力的兩種材料;團(tuán)隊(duì)又通過數(shù)百次數(shù)值仿真計(jì)算和試驗(yàn)，掌握了復(fù)合材料重量和位置等參數(shù)對(duì)防護(hù)性能的影響規(guī)律。后續(xù)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需求輕松設(shè)計(jì)出最優(yōu)性能的防護(hù)結(jié)構(gòu)。
目前先進(jìn)防護(hù)結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于空間站天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙防護(hù)，我國空間站防護(hù)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著我國空間站一步步建造完成并長期在軌運(yùn)行，空間碎片防護(hù)團(tuán)隊(duì)將為空間站筑起牢不可破的防護(hù)堡壘，為航天員們的生命保障提供堅(jiān)強(qiáng)保護(hù)。
來源：中新網(wǎng)、新華網(wǎng)、中國軍號(hào)、中國載人航天工程辦公室等綜合
