神七较神六增加太空行走与释放小卫星环节

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9月6日，中国载人航天工程新闻发言人宣布神舟七号将于9月25日至30日择机发射。9月7日，神七加注推进剂，并将与长征二号F火箭对接并垂直转运至发射工位，进行最终状态检查和确认。目前，发射进入倒计时。

与神六相比，本次发射增加了太空行走及释放伴飞小卫星两个关键环节，而与之相关的舱外航天服、气闸舱和小卫星变轨成为技术突破难点。按照计划，“神七”的服务舱将留轨半年。待“神八”发射后实现航天器交会对接试验，航天器交会对接试验成功后，将可发射试验型太空站。正式的长期有人太空站须等长征-5号重型运载火箭。


太空行走又称舱外活动，虽然美俄已进行了数百次的太空行走，但中国今次安全实现的话，仍然跻身为第三个可以进行太空行走的国家。而释放伴放小卫星也属世界航天尖端技术。


“相比神六，除增加气闸舱外，神七外形变化不大，重量也没有增加太多。但是舱外航天服技术很难突破，需要密封，航天服出毛病人就要七窍流血，那还得了。”全国政协委员，“长征二号F”运载火箭原总指挥黄春平告诉记者。专家们制定了有害气体控制等30多项出舱期间的应急预案，保证航天员安全。


本报记者获悉，此次神七将有3名宇航员出征，但仅有一名宇航员“漫步太空”。


“这次释放小卫星不是像俄罗斯去年那样由宇航员用手抛出去，而是自动控制，飞船外面携带有小卫星，宇航员出舱后解锁就释放出去。”黄春平透露。


此外，“这次太空行走是系带行走，脐带肯定不是金属制，肯定要软的，要抗辐射，还要耐高低温，面对太阳的一面是100多度，背对太阳的是负100多度。出去行走，宇航服包括手套，都要解决，不是简单的走一走。”黄春平说。


神七增加气闸舱


本报记者获悉，神七共有4大部分，气闸舱、轨道舱、返回舱(返回地球所用，抗大气层烧蚀)、推进舱(在太空中的主要动力来源，有大型太阳能电池板和火箭推进发动机，航天员不能进入此舱)。返回舱直径达2.5米，是目前世界上可利用空间最大的飞船。


轨道舱位于飞船前段，通过舱口与后面的返回舱相通，外形呈圆柱形。是宇航员在太空飞行期间的生活舱、试验舱和货舱，比返回舱宽敞，可以安放大量实验仪器和生活物资，是航天员进行科学实验、生活起居的空间。神七卸下了轨道舱一部分载荷和实验设备，为气闸舱留下空间。


“气闸舱最关键的就是密封，宇航员要出来活动，肯定是两个气闸门，原理类似于潜水艇。”黄春平告诉本报记者。


气闸舱位于返回舱的上方，与轨道舱连接。以后的对接也将依靠此舱段，这是神七与神六最大不同。航天员通过轨道舱爬出飞船，通知飞船内航天员将气闸舱内门密封。换上舱外航天服后，放尽气闸舱内气体后，打开气闸舱外门，即可太空漫步。


与俄罗斯“联盟”飞船不同，神舟飞船的轨道舱具有自己的太阳能电池阵列、导航和推进系统。与飞船分离后，轨道舱仍然可继续在轨工作半年以上，几乎相当于一个小型空间站。


此外，与俄美两国第一次太空行走不同，此次神舟7号飞船有三位乘员，三位乘员互相分工是很优化的一种做法。作为宇宙飞船，三名乘员也是目前的最大数字。


此次为神七准备的长征二号F火箭也有改进。黄春平指出，真正重大的突破有三个：针对以往火箭上升震动较大进行了改进设计，改善了航天员乘坐火箭的舒适性；还在火箭关键部位安装遥测图像测量装置，可实时监视和记录火箭主要飞行动作。

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舱外航天服


此次神七将准备两套航天服，一套是俄罗斯的海鹰号航天服，一套是中国自己生产的有自己接口模式的飞天号航天服，而出舱的航天员将身着国产航天服。


“宇航员的舱外航天服是自主创新，也会使用国产的，但中俄的从原理上都差不多的。”黄春平说。


据一位曾近距离观察中国自行设计的舱外航天服“飞天号”以及中国购自俄罗斯的“海鹰号”知情人透露，这两种航天服均无美式舱外航天服的喷气背包(又称太空摩托艇)，因而不可能采用自由式太空行走，而是采取保险系数较高的脐带式。


另据曾在总装备部从事航空航天情报研究，新华社《世界军事》评论员吴戈介绍，神七的脐带由两根并为一根组成。“电脐带”其实主要是通信电缆，内部也有钢缆，也很结实，这种无线电通信为主、有线通讯备用的做法同样是一种双保险。


舱外航天服实际上是最小的载人航天器，是航天员走出航天器到舱外作业时必须穿戴的防护装备。舱外航天服除了具有舱内航天服所有的功能外，还增加了防辐射、隔热、防微陨石、防紫外线等功能，在服装内增加了液冷系统(液冷服)，以保持人体的热平衡，并配有背包式生命保障系统。


上述专家介绍，传统航天服在太空微重力环境下，并不很重，但宇航员70%~80%的能量都消耗在举手抬足上。


气密限制层是舱外航天服最重要的部分，通常选用无毒性、重量轻、抗压强度高、伸长率小的织物和橡胶材料制成，它的作用是保持服装气密，限制服装膨胀，使各大关节具有一定的活动度。液冷通风服穿在气密限制层内，在服装的躯干和四肢部位有网状分布的塑料细管，液体流过时可将热量带走。此外还装有通风管。


背包装置，又被称为便携式生命保障系统，主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧，并控制服装内的压力和温度，清除航天服内二氧化碳、臭味、湿气和微量污染。当航天员出舱活动时，将背包装置与舱外航天服配套使用，可以保证航天员在舱外活动长 达8-9小时之久。


上述专家还称，中国飞行器上去都要带上很多技术性实验，比如农业，医学，材料科学。


神奇小卫星


据上述专家介绍，此次释放的小卫星很有象征意义。“小卫星近距离环绕，伴飞，本身已经是很有价值的试验，估计会从飞船上由人控制它，最高的水平是两艘无人的航天器相互接近，环绕，对接甚至捕获，这是美国在做的。中国这次小卫星伴飞也有为下一部飞船对接积累经验的意图。”


但对于既定计划中小卫星的拍摄出舱活动，潜在意义是侦察能力，他认为，“因为可以拍摄细节。”


观察神七出舱模拟图后他告诉记者，小卫星使用微机电技术，最小可以做到网球大小，装在飞船外部，出舱后人工释放，这也是让航天员出舱后有实际的任务可做，增加了试验价值。


“神七留轨半年，供神八前来对接，这颗小卫星为对接所需的变轨，观察等动作就很重要，小卫星可能是个方盒子，西方国家最近也才开始这么做，中国这么做很了不起。”


小卫星释放以后，本身能够实现极其精确的变轨，和自动控制，这又是一个大的进步，该名专家分析，潜在意义是，以后在太空上的两个飞行器可以实现对接，中国这次是完成出舱行走，再下一次可能就是对接，只有对接了才有空间站。


该专家分析，首次公开的中国航天员在水槽中模拟太空舱外活动的照片意味深长，因为这是美、俄之外仅有的一家。


目前，中国载人航天由航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控系统和着陆场七大系统组成，涉及全国110多个研究院所，3000多个协作单位和几十万工作人员。


此次舱外航天服脐带电缆由湖南华菱线缆股份有限公司研制，将航天员的各项生命体征传回飞船。这项太空行走数据采集技术目前只有俄罗斯、美国等国掌握，是飞船发射系统的生命线。即使是在零下80℃至零上250℃的极端环境下，或者是弯曲一万次，也能保证信号、数据传输的稳定性。


而南京中科院紫金山天文台专家为“神七”安全狙击太空垃圾；中国电子科技集团公司第十四研究所研制的最新雷达编织起“测控网”；南京航天晨光股份有限公司为飞船制造金属软管；太空厕所则由南京协力环保科技有限公司研制。


另据悉，“神七”由5人小组指挥，一正四副，总指挥由中央军委委员、解放军总装备部部长常万全担任。四名副总指挥分别为总装备部副部长张建启中将、中国航天科技集团总经理马兴瑞、中国科学院副院长江绵恒、国防科工局副局长兼国家航天局局长孙来燕。　21世纪经济报道 见习记者 邓丽 特约记者 龚东

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