孙宏金 2005年12月01日 13:58
在神舟六号飞船的设计中,一切为航天员着想,打造人性化的飞船,成为中国空间技术研究院科技人员的追求。他们针对神舟六号飞船多人多天太空飞行任务的特点,根据杨利伟在神舟五号飞船上的飞行体验,在充分考虑到飞船可靠性的同时,坚持了以人为本的设计理念,以航天员生活舒适性、方便性,舱内布局设计的合理性、安全性为目标,对船舱进行人性化改进。点点滴滴都体现了科技人员为航天员着想,对航天员的关爱。
细在细微末节处
航天员登船时,要穿着航天服由轨道舱侧壁的舱门进入轨道舱,再从轨道舱下到返回舱。由于航天服是根据航天员的坐姿设计的,穿上它活动很不便。为使航天员顺利进入返回舱,设计者们专门为航天员设计了进出舱用的扶手、蹬踏装置、助力拉绳和其他舱内活动的辅助装置,甚至连扶手的位置、距离、式样、拉绳的长度等等,都进行了反复的试验和精确的设计。验证航天员登船整个过程能否顺利地完成,遇到险情时,能否以最快的速度出舱,这些设施是不是方便、适用?科技人员多次扮演了“替身航天员”的角色,穿上航天服,反复进行进舱、出舱的实际演练。
在神舟五号飞船的轨道舱内,原来为航天员设计了用品柜,航天员感到这种设计使用起来不大方便,于是,在神舟六号飞船上,根据航天员的建议,科技人员重新为航天员设计了软质用品带,悬挂于舱壁上,看起来不太美观,可是非常实用。
吃喝拉撒睡 周到细安排
在神舟五号太空飞行的时候,由于飞行时间比较短,杨利伟吃的是冷食品,数量也很少,而神舟六号就不同了。由于神舟六号是多天太空飞行,航天员必须要按照正常的要求进食,每天的一日三餐都要按照日常的、平时地面的需要来进行,且不可能吃冷食品。神舟六号飞船航天员的食品,一方面是复水食品,同时还要加热。
在地面上人们吃饭是个比较简单的事,但是到了太空以后,航天员吃饭的问题就是一个比较复杂的大问题。而且不但要考虑到正常的一日三餐,还要考虑万一飞船有故障,需要推迟返回,或者落到地面以后,发生落点严重偏差,营救人员无法及时前往营救,就要给航天员准备备份的食品,因此,仅仅是航天员吃饭的问题,就给飞船研制者带来了很大的压力。
为保证两名航天员5天内的饮食和身体健康,设计者们必须围绕着吃饭考虑许多问题。首先,就是航天员的10几顿饭在哪儿吃。按照飞行程序的安排,飞船入轨后到航天员进入轨道舱前,航天员就要吃第一餐了,这一餐只能在返回舱里吃,在进入轨道舱后的几天时间里,航天员都在轨道舱里吃饭,而飞船返回地面前的一餐,又必须在返回舱里完成。为便于航天员取用食品,设计师们要把每一餐都做好详细的标记,同时,放置在便于航天员取用的位置。不仅如此,甚至连坐在哪里吃饭,采取什么姿势吃饭,用什么工具都要考虑得很详细。
航天食品大部分是复水食品,此次航天员食品有的还需要加热才可食用。那么需要什么样的复水和加热设备,设备什么时候用、怎样用?设计师们都要一一考虑得非常周到细致,以防止航天员吃饭时手忙脚乱,或因食物残渣乱飞而造成事故。
饭后的垃圾怎么处理?应急、救生食品放在哪里?如果航天员没有降落在预定的地点,而是降落在恶劣的环境中,应急、救生食品能不能方便取用?……这些问题,飞船的设计师们都寻求了最佳解决办法。
神舟六号飞船航天员大小便收集装置,原来是放到轨道舱的一个角落里,在进行人机功效学评价以后,感觉航天员在这个位置很不舒适,经过调整,现在所在的位置周边很宽敞,航天员感到非常舒服,非常满意。
神舟飞船的设计师们还围绕着怎样使航天员睡得更舒服,展开了大量的工作。航天员的睡眠是在轨道舱里进行的。为此,科技人员专门为航天员设计了在轨道舱里睡觉的睡袋。在航天员睡觉的时候,一方面要把身体牢牢固定在舱壁的一个位置上。另一方面,科技人员还在处于睡眠状态的航天员周围,营造一个比较好的流场,保证航天员周围的空气是循环流通的。科技人员经过调查发现,如果人在平常的时候觉得呼吸困难,就会主动进行调整,但是在睡眠的时候,如果出现呼吸不畅等情况,反应和应对调整能力就要差一些。所以,科技人员进行了模拟失重环境下,大气流动规律的试验验证,设计了专门的装置,刻意在航天员的睡眠区营造了一个好的流场,保证航天员的工作、睡眠区域的空气始终保持流动,带走航天员呼出的二氧化碳,带来新鲜的空气,以保证航天员处于非常舒服的环境中。
在神舟六号的返回舱里,携带了一些用塑料袋装的方便饮水和清洁水壶,但大量的饮用水箱是放在飞船轨道舱里的。这个水箱也不像咱们在地面似的,随便拿个水桶,然后水龙头一拧,水就哗哗流出来了,由于在失重环境里,水是不流动的。因此,神舟六号飞船里的水箱根地面的一般水箱是不一样的,科技人员为水箱设计了专门的加压装置,航天员饮水的时候,可以非常方便地启动这个装置。另外,飞船里还配置了符合长期在轨道储存要求,两三个月不变质的饮用水。
自动手动“三保险”
神舟六号飞船的安全设计原则是:一种故障能够正常工作,二种故障能够安全返回。按照这个设计指导思想,科技人员还为航天员设计了可以独立工作的第三套系统,即手动系统。尽管神舟六号是自动控制的,但是为了保险起见,科技人员在程控和遥控指令的基础上,还设置了由航天员手动发出的许多指令的第三重保险。如果飞船自动控制发生故障,无法对飞船进行自动控制,则航天员可以进行人工手动控制返回地面。
神舟六号飞船船箭分离、太阳帆板展开、自主应急返回和逃逸指令等影响航天员安全返回地面的关键点,均设置了人工控制的手段。
神舟六号飞船相对于神舟五号来讲,正常的飞行指令增加的不多,但是操作项目的指令增加的非常多,包括开舱门、脱航天服、喝水、吃饭、做各种科学试验等。值得一提的是,设计者们连航天员在太空什么时候启动设备、什么时候执行什么指令、开展什么活动,指令和程序的安排,程控、遥控和航天员手控三个时间的比对,都考虑得清清楚楚。
为确保返回着陆环节航天员的安全,在返回舱返回的时候,设置了主伞、备份伞,假若主伞不工作的情况下,备份伞也能保证航天员安全着陆。另外在着陆的时候如果是反推发动机不工作,还可以靠座椅缓冲,靠大底吸能来保证航天员安全,等等。总之,科技人员采取了种种办法为航天员铺好了平安之路。
为避免着陆落区发生偏差,影响航天员安全,飞船返回舱着陆后,具有维持航天员在舱内生存48小时、海上生存24小时的能力。返回舱安装了着陆搜索信标、国际搜救与救援示位标和收发信机,具有发送示位信号、进行寻呼通信和标示落点的能力,并有染色剂、闪光灯等示位手段。着陆后,如果返回舱门不能从内部打开而又出现危险状况时,返回舱具有航天员通风孔,航天员可以呼吸到新鲜空气。