科技日報記者 付毅飛
據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，2022年9月1日18時26分，航天員陳冬成功開啟問天實驗艙氣閘艙出艙艙門。至19時09分，航天員陳冬、劉洋成功出艙。
(相關(guān)資料圖)
問天實驗艙開門大吉。
記者從中國航天科技集團五院了解到，從抓總研制天舟四號、神舟十四號、問天實驗艙，該院科技團隊再次全力支撐出艙任務圓滿成功。
艙門更大，出入更輕松
神舟十二號、神舟十三號乘組出艙時，是通過位于空間站核心艙節(jié)點艙的出艙口，艙門直徑為85厘米。本次任務，航天員首次從問天實驗艙的氣閘艙“出門”，該艙門由五院空間站結(jié)構(gòu)與機構(gòu)團隊抓總研制，直徑達到1米，讓航天員在身著艙外航天服的情況下，能夠更加從容地攜帶設備通過。
看似簡單的幾何尺寸增大，其實是“剛”與“柔”的平衡，需要利用杠桿放大原理尋找平衡點，在保持航天員操作力不變的條件下，讓直徑更大的艙門實現(xiàn)密封。
作為航天器機構(gòu)中的復雜產(chǎn)品，1米直徑艙門涵蓋密封、傳動、鎖緊、導向、潤滑、人機工效等學科，但設計團隊卻將復雜的功能深入淺出地落實到產(chǎn)品操作細節(jié)中。航天員只需使用艙門門體上配套的操作手柄旋轉(zhuǎn)解鎖，使用助力機構(gòu)消除殘壓，拉動艙門把手，即可完成打開艙門動作。
此外，艙門還配套了量身定制的艙門保護罩，并將艙門檢漏儀作為密封檢測手段、將艙門壓點開關(guān)作為狀態(tài)輔助判斷，全方位保障其使用安全。
根據(jù)在軌的使用需求不同，研制團隊還在夢天實驗艙等后續(xù)任務中配備了多種不同功能的艙門產(chǎn)品。
安全繩更長，太空漫步更自由
航天員執(zhí)行出艙任務，必須有連接在空間站上的“生命線”時刻護衛(wèi)左右，這就是由五院529廠研制的可伸縮安全系繩機構(gòu)。
神舟七號航天員翟志剛完成我國首次太空出艙活動時，使用的是固定長度的系繩，其有效長度僅1米多。但在空間站建造任務中，航天員要完成空間站設備安裝、檢修等出艙任務，出艙范圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴格，需要長度更長且可伸縮的安全系繩機構(gòu)。
為此，研制團隊研發(fā)了適用于空間站出艙任務的新型可伸縮安全系繩機構(gòu)。這種安全繩能保證航天員與空間站艙體間超過10米的安全連接，又不會對航天服產(chǎn)生勾掛和干涉航天員的運動，還要經(jīng)受住太空中近200℃大溫差、空間輻照、空間粒子等惡劣環(huán)境考驗。同時，考慮到人機工效學的要求，產(chǎn)品還要實現(xiàn)恒力輸出，以保證其收放力不對航天員運動產(chǎn)生影響。
針對長距離以及空間環(huán)境適應性的設計需求，研發(fā)團隊創(chuàng)新提出了一種巧妙的設計方案，實現(xiàn)了鋼絲繩的恒力收放，無需電機提供回轉(zhuǎn)力矩，避免了電纜的引入，保證了航天員攜帶的便捷性和機動性。
同時，設計人員選用耐空間輻照的特殊包覆材料對鋼絲繩進行保護，確保機構(gòu)的使用安全。為滿足長壽命使用的要求，他們采用了輔助排繩滑輪組引導鋼絲繩排繩的設計方案，通過大量試驗驗證，確保10余米長鋼絲繩能在狹小的機構(gòu)里重復有序纏繞上萬次。
照明燈更多，航天員的引航燈塔
此次出艙任務中，航天員可以在更清晰明亮的環(huán)境下開展艙外操作，這得益于儀表與照明分系統(tǒng)為航天員帶來的兩臺新神器：云臺照明燈。
空間站規(guī)劃了艙外多艙段多自由度動態(tài)照明為主、固定照明為輔的一體化、多層次、多維度照明系統(tǒng)。隨問天實驗艙發(fā)射的艙外云臺照明燈具備全覆蓋角度轉(zhuǎn)動功能，通過多自由度轉(zhuǎn)動機構(gòu)以及投光燈光學系統(tǒng)設計，使航天員出艙路徑以及艙外作業(yè)點的照度得到充分保障，成為航天員艙外行走的“引航燈塔”。
其實除了出艙，儀表照明分系統(tǒng)對航天員的呵護也體現(xiàn)在太空生活的每時每刻。
不同于地球，太空沒有晝夜、四季的變化。航天員在軌每天會經(jīng)歷大約14次日出日落，體內(nèi)的生物鐘很容易被打亂，并有可能造成一定程度上的睡眠障礙、倦怠和健康損害及工作效率降低。
而通過該系統(tǒng)，航天員進入空間站后，可以根據(jù)個人需求通過手機APP調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明環(huán)境，在睡眠、工作、運動等模式間切換，以避免長時間單調(diào)環(huán)境帶來不適，保證高效工作、高質(zhì)量睡眠。
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