北京時(shí)間19日凌晨,神舟十一號(hào)飛船追上了天宮二號(hào),和它緊緊連接在一起。早上,“天宮”的大門(mén)徐徐開(kāi)啟,航天員景海鵬、陳冬像游魚(yú)般先后飄入。設(shè)置在天宮二號(hào)內(nèi)部的鏡頭記錄了這歷史性的瞬間。
無(wú)論是“天宮”還是飛船,艙門(mén)絕不簡(jiǎn)單。記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)了解到,航天員在太空飛行期間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng),都需要打開(kāi)和關(guān)閉艙門(mén)。艙門(mén)是否密封良好,對(duì)維持艙內(nèi)氣體具有決定性作用。同時(shí),精準(zhǔn)快速檢測(cè)艙門(mén)的密封性也至關(guān)重要。
艙體密封件可安全使用30年
從上世紀(jì)90年代開(kāi)始,航天科技集團(tuán)四院42所瞄準(zhǔn)國(guó)家空間技術(shù)發(fā)展,開(kāi)展了國(guó)家863課題“空間飛行器動(dòng)靜密封材料”研究,研制出的密封材料符合歐空局及美國(guó)宇航局空間材料篩選標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到國(guó)外同類(lèi)材料先進(jìn)水平。在我國(guó)載人航天工程歷次飛行中,42所承擔(dān)了神舟飛船、天宮一號(hào)所有艙體密封系統(tǒng),以及“飛天號(hào)”出艙航天服橡膠件等研制生產(chǎn)任務(wù),先后為總體單位提供萬(wàn)余件產(chǎn)品,一次性檢驗(yàn)合格率100%,確保了飛行任務(wù)的圓滿(mǎn)完成。
天宮二號(hào)作為我國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室,其系列密封件產(chǎn)品規(guī)格更多,安全性、穩(wěn)定性要求更高,除了要求密封性能安全可靠,還要求材料安全無(wú)毒,能經(jīng)受住-70℃到200℃高低溫交變、高真空、強(qiáng)紫外輻射、帶點(diǎn)粒子輻照和原子氧侵蝕等復(fù)雜環(huán)境的長(zhǎng)期考驗(yàn),不產(chǎn)生降解、老化和龜裂。
憑借著雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)和多年成熟經(jīng)驗(yàn),42所科研團(tuán)隊(duì)先后克服了原材料選材、工藝成型等眾多難題,研制出完全國(guó)產(chǎn)、無(wú)毒無(wú)害的原材料。密封材料的規(guī)格多樣,形狀各異,大的直徑長(zhǎng)達(dá)一米多,小的只有十幾毫米。科研人員為其量身制作了一套模具,尺寸精度超差不超過(guò)0.01毫米,確保了產(chǎn)品的性能。各類(lèi)模擬環(huán)境試驗(yàn)表明:此次任務(wù)中的密封產(chǎn)品壽命大于30年,各項(xiàng)性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
艙門(mén)快速檢漏離不開(kāi)“小門(mén)神”
早期飛船采用整艙加壓,通過(guò)監(jiān)測(cè)艙壓的變化來(lái)檢測(cè)艙門(mén)的密封性。這種方法準(zhǔn)確、可靠,但耗時(shí)較長(zhǎng),對(duì)于早期無(wú)人飛船任務(wù)來(lái)說(shuō)影響不大,但在分秒必爭(zhēng)的航天員空間試驗(yàn)任務(wù)中會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間,迫切需要改進(jìn)檢測(cè)手段。
在此背景下,航天科技集團(tuán)五院510所成功研發(fā)艙門(mén)快速檢漏儀,實(shí)現(xiàn)了對(duì)艙門(mén)和對(duì)接面快速、準(zhǔn)確檢漏,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。目前,艙門(mén)快速檢漏儀已成為載人航天飛行器的“標(biāo)配”設(shè)備,被稱(chēng)為“小門(mén)神”。
據(jù)510所科技人員介紹,艙門(mén)關(guān)閉后,門(mén)體上的兩道密封圈與門(mén)框之間會(huì)形成一個(gè)“小艙”。“小門(mén)神”創(chuàng)新性地利用了艙門(mén)的特有結(jié)構(gòu),在工作時(shí)向小艙內(nèi)充入一定量的檢測(cè)氣體,通過(guò)監(jiān)測(cè)小艙內(nèi)壓力的變化來(lái)判斷艙門(mén)的密封情況。如果發(fā)生泄漏,它會(huì)立刻發(fā)出報(bào)警指示。航天員要對(duì)艙門(mén)進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)再次檢漏合格后,才能進(jìn)入艙內(nèi)。
利用壓力變化比較快速和明顯的特點(diǎn),“小門(mén)神”能在8分鐘內(nèi)快速給出測(cè)試結(jié)果。它的內(nèi)部采用高精度壓力傳感器檢測(cè),并輸出被檢小艙的壓力信號(hào),利用電控單元中的高準(zhǔn)確度脈沖頻率采集技術(shù),能夠?qū)怏w壓力采集精度控制在十幾帕,保證了快速檢漏結(jié)果的準(zhǔn)確性。
未來(lái)幾年間,我國(guó)將建成自己的空間站。“小門(mén)神”的成功應(yīng)用為空間站等后續(xù)航天器艙門(mén)和各種對(duì)接密封面檢測(cè)積累了經(jīng)驗(yàn),將繼續(xù)為載人航天飛行器保駕護(hù)航。
