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逐梦太空:中国载人航天之路_兰宁远(从“海鹰”到“飞天”) 第(4/5)页

神舟七号任务要攻克的第二项关键技术是气闸舱的改造。气闸舱也叫“气压过渡舱”,它的作用是支持航天员在气密舱与外太空之间的过渡,从而完成出舱活动。它的功能类似于长江三峡大坝的船闸,不同的是船闸用来调节水位,气闸舱用来调节气压。航天员出舱前,气闸舱快速泄出空气,使舱内压力接近真空状态下的零气压;航天员返回后,气闸舱又快速将压力恢复至一个标准大气压。

国外的载人航天器有专门的气闸舱。我国的飞船专家也打算为神舟七号量身定制一个气闸舱。因为有神舟五号、神舟六号的技术基础,气闸舱的研制曾被认为难度不会太大。在方案论证的时候,张柏楠准备重新造一个气闸舱,但想法一提出,就引起了不小的争议。赞成的人认为,我们完全有能力、人力和物力来实现这一要求;反对的人觉得,我们虽然有能力、物力和人力,但时间却十分有限。如果增加一个气闸舱,整个飞船的构造就要重新设计。他们建议在轨道舱的基础上进行改造。

权衡了专家们的建议后,张柏楠改变了初衷。如果在轨道舱的基础上进行改造,整个船体的改动就不会太大,无论是在方案设计上,还是在实际操作中,都会减少很多麻烦,节省大量时间。张柏楠的想法渐渐地偏向了后者,他和尚志商量后,决定在神舟六号飞船基础上进行改造,在保留轨道舱原有功能的基础上,添加气闸舱功能,实现气闸舱和生活舱一体化的设计。这种一物多用、投入少、效益高的做法,是中国航天不同于发达国家的最大特色,也对张柏楠他们的想象力和创造力提出了巨大考验。

尽管是改造,但“牵一发而动全身”,有两个条件必须保证。一是确保密封;二是要有泄复压功能,把“小隔间”内的局部环境变为空间环境和恢复为载人环境。其中,舱体的密封是成熟技术的继承,很容易解决。但泄复压的成功与否直接决定航天员能否按计划出舱。泄压并不是简单地把空气排放到太空,而是需要通过大量的分析计算和地面试验来找到最佳速度和压力控制点。这个过程复杂而漫长,不能有一丝一毫的疏忽。因此,泄复压系统的设计是改造工作的重心和支点。

气闸舱上有两个门,一个通向舱内,一个通向舱外。打得开、关得上、密封可靠这三个最重要的环节是舱门研制最重要的攻关点。这扇舱门虽然只有20千克重,却有170多个零部件,设计人员画了80多张图纸,进行了10多项改进。

航天员出舱时,舱外航天服充压后体积会增大,神舟七号舱门的通径自然要比神舟六号有所增加,最宽处由原来的75厘米增加到85厘米。但研制新的舱门不仅仅是宽度更改这么简单。在真空和低温条件下,舱门能否打开?是向内开,还是向外开?开到多大角度?……一系列问题都需要解决。为了获得舱门在太空环境中的数据,飞船系统专门研制了一个真空罐,把温度拉偏到零下45 ℃和零上45 ℃。把舱门放在罐子中间,一边抽成真空,另一边有大气,用机械手臂模拟航天员开关舱门的动作。经过长达半年的试验,研制人员发现,门如果向外开,虽然不占用舱内空间,但真空压力会影响门的密封;相反,门如果向内开,虽然相对安全,但要占用舱内空间。经过比较,舱门向内开启100度成为权衡之下的最佳选择。

开关舱门时,航天员转动开关手柄,力量通过机件传到中心主轴线上,再通过机件放大传到门框的压紧锁块上,从而实现舱门的开关。如果气闸舱泄压不充分,舱内压力差过大,舱门就打不开。为此,科研人员在压紧锁块上专门设计了一些突出物,当航天员把手柄转到60°时,突出物会把舱门顶起一条肉眼看不到的缝隙,等空气泄尽后,再继续旋转手柄,舱门就可以打开了。万一采用这个办法后舱门仍不能打开,舱内还备有一根L形的辅助工具,协助航天员打开舱门。


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