環球今日報丨空間站艙體密封件可安全使用30年

火箭逃逸救生系統。資料圖片/航天科技集團四院供圖

(資料圖片僅供參考)

空間站密封材料。資料圖片/航天科技集團四院供圖

11月29日，長征二號F遙十五運載火箭托舉神舟十五號載人飛船順利起飛，護送費俊龍、鄧清明、張陸3名航天員進入太空，圓滿完成了中國空間站建造階段的最后一次發射任務。

據介紹，由中國航天科技集團有限公司四院研制的艙體密封件可在高真空、高低溫交變、紫外輻照等特殊環境下使用，并始終保持可靠的密封性能，為航天員在空間站中長期駐留提供保障。中國航天科技集團有限公司九院研制的艙載醫監設備，可實時全程監測航天員的生理信息，并將信息傳送到地面，擔負著航天員“私人醫生”的重要角色。

“生命之塔”讓航天員放心出征

在神舟十五號飛船發射任務中，航天四院承擔了被譽為航天員“生命之塔”的火箭逃逸救生系統的全部動力裝置、神舟飛船的全套結構密封系統等產品的研制生產任務，分別應用于火箭和飛船系統，全程為空間站建設護航。

記者從航天四院獲悉，該院研制的產品涉及“箭、船、站、服、員”五大系統，為航天員長期在站工作生活提供安全和生活保障，讓駐守在“太空家園”的航天員安心工作。

由于頭頂標志性形似“避雷針”的裝置——火箭逃逸塔，長征二號F火箭成為長征系列家族中辨識度最高的一款火箭。其逃逸系統由大小10臺發動機組成，全部由航天四院研制。

據介紹，逃逸系統全部采用固體火箭發動機，具有瞬間產生巨大推力的特點，被形象地稱為火箭上的“救生艇”。逃逸系統由低空和高空兩組發動機組成，分別承擔從火箭起飛前30分鐘到起飛后120秒，起飛后120-200秒左右兩個時間段內的救生任務。

第一階段為低空逃逸，救生任務主要由逃逸塔完成，被稱為“有塔逃逸”。逃逸塔由大小6臺固體發動機組成，包括1臺逃逸主發動機、1臺分離發動機和4臺偏航俯仰控制發動機。在火箭起飛前30分鐘到起飛后120秒內、飛行高度39千米以下時，如果發生危及航天員生命安全的重大故障，逃逸主發動機會按指令點火工作，配合偏航俯仰控制發動機，像拔蘿卜一樣，將航天員乘坐的軌道艙、返回艙從火箭整流罩中拖拽到1500-2000米外的安全區域，再通過攜帶的降落傘減速，安全著陸。如果這一階段火箭飛行一切順利，120秒后分離發動機會點火工作，實現逃逸塔與箭體的自行分離。低空階段的護航任務順利完成。

第二階段為高空逃逸，救生任務主要由安裝在飛船整流罩上的4臺高空逃逸發動機完成，被稱為“無塔逃逸”。火箭飛行時間120-200秒、飛行高度39-110千米之間，一旦逃逸系統檢測出火箭發生了威脅航天員生命安全的重大故障，逃逸系統會自動發出，或者航天員和地面工作人員手動發出逃逸指令，高空逃逸發動機就會點火工作，完成救生任務。其間，如果火箭飛行一切順利，200秒后，高空逃逸發動機會與整流罩一起與箭船分離。至此，發射階段的護航使命就全部完成。

自1992年中國載人航天工程正式開展以來，航天四院研制的火箭逃逸救生系統固體發動機隨同長征二號F火箭一起，先后參加了從神舟一號到神舟十五號的多次無人、載人飛行和交會對接任務，助力完成了歷次完美飛行。

艙體密封件能經受-70℃~200℃高低溫交變

在外太空環境下，密封性能是飛行器的關鍵。動、靜結構與機構的密封構成了飛船、空間站的艙體結構密封系統，對隔離艙體與外層空間、支撐艙內安全獨立的生存環境起著至關重要的作用。

航天四院相關負責人介紹，由于外太空的復雜環境，要求密封件在高真空、高低溫交變、紫外輻照、帶電粒子輻照和原子氧侵蝕、組分容易揮發等特殊環境下使用不產生降解、老化和龜裂等，始終保持可靠的密封性能。另外，由于艙內載人環境的特殊要求，密封材料還必須具有極低的揮發性且無毒、無污染。

未來，航天員將在空間站中長期駐留實驗，必須保證艙內壓力、溫度、濕度、氣體成分等航天員生存條件。除了密封性能要安全可靠，還要求密封件材料安全無毒，能經受住-70℃~200℃高低溫交變等各種空間復雜環境的長期考驗，可安全使用30年。

經過試生產，航天四院研制的密封件尺寸精度完全滿足要求，尺寸超差范圍不超過0.01毫米，相當于頭發絲的1/5。選用的每種材料都經過了近百次的試驗驗證，確保其安全性能。生產的高性能密封樣件，達到國際同類產品水平。

此外，在神舟十五號飛船發射任務中，航天四院42所承擔了艙外航天服上所有橡膠件的研制與生產。該所為航天員量身定制的艙外航天服橡膠件主要包括三類產品，分別是艙外航天服主氣密層、手套橡膠件、連接處密封件。

其中，主氣密層涉及肩、肘、臀、膝、踝等多個活動關節，為航天員在太空超低溫條件下靈活出艙活動提供必要的基礎防護；手套橡膠件是航天員艙外航天服手套的重要部件，能夠為航天員進行艙外作業時提供靈活操作功能和必要的防護；連接處密封件能夠耐受空間環境，既確保密封嚴絲合縫，又確保了航天服關節靈活自如。

據介紹，該系列橡膠件具有高強度、高抗撕、耐高低溫交變等性能，空間環境適應性良好，采用材料無毒、無污染，各項空間環境耐受性能均達到國外同類材料水平，滿足空間飛行器衛生學標準的要求。

艙載醫監設備擔任航天員的“私人醫生”

在本次任務中，中國航天科技集團有限公司九院為飛船和火箭配套生產了專業多、數量大的智能產品，為任務圓滿成功發揮了關鍵作用。

航天員進入太空后，真正的考驗才剛剛開始。據航天九院介紹，飛船每90分鐘就繞地球一周，相當于地面上一個晝夜。而人體由于長時間待在地面上，已經形成了固定的生物鐘。試想一下，突然把人體的生物鐘撥快16倍，將是怎樣一種情況？此外，在太空中微重力的影響下，人體的方位感蕩然無存，要比暈車還難受百倍。

在這樣復雜惡劣的環境中，航天員的健康一旦出現狀況，又沒有醫生現場治療，該怎么辦？為此，航天九院771所研制了一種艙載醫監設備，它是飛船航天員生理信息測量系統的數據處理中心，擔負著航天員“私人醫生”的重要角色。

該設備可實時全程監測航天員在飛行過程中的心電、心率、呼吸、體溫、血壓等數字生理信息數據，在飛行期間對航天員進行醫學監督及醫學保障。通過遙測和通訊裝置，將檢測到的信息傳送到地面，供地面醫務工作者觀察、分析，指導航天員應對突發的健康狀況。

據介紹，航天員在飛船中活動頻繁，人體血壓、脈搏等弱信號的采集比較困難，所以與一般醫用監測儀器相比，艙載醫監設備除了要高可靠和安全外，還要具備檢測、存儲、傳輸和處理的功能，信號要通過多種通道傳輸到主機儀表和裝置，實現對航天員全面有效的醫學監督。

此外，航天員在太空中生存并進行科研試驗活動，一個舒適安全的工作和生活環境至關重要。這就需要航天九院771所為神舟飛船配套的環境控制和生命保障數據處理裝置。

該所相關負責人介紹，環控數據處理裝置是載人飛船環控與生保分系統的數據采集、處理和控制設備，負責采集飛船內的環境參數和生命保障參數，通過對參數的處理運算，準確控制各類動作部件的調節，保證飛船艙內維持合適的氧氣濃度、溫度和濕度等。

關鍵詞：