中新網(wǎng)9月27日電 題：全新超級“神舟七號”遨游太空

　　作者：宋麗芳 李奡

　　神舟七號飛船滿載3名航天員飛行乘員組發(fā)射升空，乘員組中的2名航天員進入飛船軌道艙，身著艙外航天服完成出艙活動準備，他們中的1名航天員出艙進行了半個小時的太空行走，并完成預定的空間科學實驗操作。

　　那么神舟七號載人飛船到底是怎么設計的？她與神舟五號和神舟六號載人飛船有什么不同？當記者走近中國航天科技集團公司空間技術研究院神舟飛船研制隊伍時，科研人員勾畫出了“神舟七號”總體設計的直觀圖。

　　“人性化”設計彰顯舒適和便捷

　　飛船總裝主管設計師劉曉震介紹，神舟七號飛船的研制重點就是要確保航天員順利進行出艙及釋放小衛(wèi)星等其它活動。為此，“神七”從研發(fā)伊始就嚴格遵循人性化的設計理念，生產(chǎn)與試驗、舒適與便捷緊密結合，處處彰顯人與飛船設備的完美交互。

　　“瘦身”運動�！吧衿摺钡脑O計在飛船內(nèi)部的空間保障上做足了文章。由于此次太空之旅要完成出艙活動任務，而艙外航天服的體積較大，兩名航天員要進行穿脫動作，此外還要攜帶3人5天的生活物品，這勢必要占據(jù)艙內(nèi)的有限空間，難免會影響到航天員的工作與生活。為此，在設計時盡量安裝設備的儀器板，把其裝載在類似貨架的格框上，提高空間使用率，以便騰出更多的空間供航天員活動。

　　視覺引導。按計劃，“神七”的3名航天員將在空間軌道工作、生活3至5天。就飛船而言，由于空間失重環(huán)境下的方向感與地球表面的概念不同，是隨時變化的。為了讓航天員更好地適應“捕捉”方向感的“測試”，更好地在沒上沒下、沒左沒右的環(huán)境中正常工作，在內(nèi)部裝修上，把艙體地面用褐色的阻燃裝飾層覆蓋，而其余各處則用乳白色裝飾層包裹，這使得艙體內(nèi)部看起來十分清晰與整潔。涂褐色的地面是地球所在的方位，因為褐色代表土壤，可以使航天員找到“家”的感覺。這就改變了傳統(tǒng)上以單一淺色調(diào)為主的構圖，形成一定的色彩反差，從而使身在太空的航天員有立體的視覺歸屬感。

　　集中布局。為了使處于失重狀態(tài)的航天員工作更為便捷，“神七”的設計者將艙內(nèi)的設備進行了分區(qū)域規(guī)劃布局，按設備的用途、性能等因素合理地放置。例如，將航天員的操控設備進行了集中擺放。屆時，航天員將面對多個顯示器來監(jiān)控飛船的飛行狀態(tài)，包括艙壓、換熱、供氧以及調(diào)試艙外航天服時等各項數(shù)據(jù)指標，設備操作更加直觀、簡單、便捷。方便了航天員的工作，從而提高了人機運行效率。

　　“軟硬”兼施。根據(jù)以往的經(jīng)驗，航天員在太空的活動對扶手的依賴程度很高，它起著保持平衡與助力的重要作用。從航天員從空間返回后的反饋得知，艙內(nèi)部分扶手的“手感”不佳，不能很好地適應艙內(nèi)活動的需要，這引起了設計者的高度重視。與“神五”、“神六”不同的是，設計者根據(jù)實際情況，更加重視扶手的便捷性與實用性，在艙體內(nèi)外安置了數(shù)量不等、共20余個“軟”、“硬”扶手。艙體內(nèi)部則以軟扶手為主，其被安置在儀器板的側面和艙壁上，這便于航天員在艙內(nèi)自如地活動。而“硬”扶手則被安置在艙門和軌道艙腳踏板上，及艙外行走路線上，用作著力點，這給航天員出入艙體以及進行艙外實驗提供了極大的便利。

　　集智攻“新”面面觀

　　提起“神七”在軌飛行的技術創(chuàng)新點，搞飛船總體設計的人員都能如數(shù)家珍。采訪時，飛船應急救生系統(tǒng)主任設計師馬曉兵談到：保證氣閘艙功能，艙外航天服支持，首次三人滿載返回，相關出艙程序設計等都屬于“神七”設計上的亮點。

　　據(jù)神舟飛船副總設計師潘騰介紹，在“神六”成熟技術的基礎上，根據(jù)“神七”任務的要求，設計上進行了多項改動，3年中進行了各種試驗達80多項，設計改動可以概括為三大方面。

　　軌道艙內(nèi)添新意�！吧裎濉焙汀吧窳�”上的軌道艙僅是航天員在太空中的生活艙，航天員的吃喝拉撒睡全在這個艙段進行。眾所周知，在“神五”飛行時，楊利偉作為中國第一位航天員在太空停留了一天，勝利凱旋；“神六”飛行時，費俊龍和聶海勝兩人執(zhí)行了五天的飛行任務后，載譽而歸；到“神七”這次發(fā)射，是三名航天員在太空停留三至五天，并且還要出艙進行太空行走。為此，軌道艙增添了許多新的功能，設計人員稱作的“氣閘艙”實際就是軌道艙。兩名航天員要在這個艙段換上出艙服，一人出艙進行太空行走。所以設計人員脫口而出的“氣閘艙功能”就是為航天員出艙設計的，盡管添置這些功能后，軌道艙的空間比以前小了一些，但經(jīng)過精心設計，航天員在其中的空間活動還是可以得到最大的滿足�！皻忾l艙功能”包括增添了艙內(nèi)氣壓泄除和恢復系統(tǒng)，艙內(nèi)有線和艙外無線的出艙活動通信系統(tǒng)，出艙活動操作顯示界面、照明和攝像裝置，艙外航天服接口支持系統(tǒng)等。

　　座椅“安全”改造。為保證“神七”發(fā)射成功和航天員安全回家，設計人員強化安全意識，不斷改進思路，優(yōu)化設計。在“神五”“神六”返回艙里的座椅都采用火工品爆燃提升的設計，而在“神七”返回艙座椅的設計上一改“從前”，設計人員考慮到盡管飛船的密封性已經(jīng)萬無一失了，但是座椅下的一個壓力燃氣包里的有害氣體萬一要是發(fā)生了泄露，后果就不堪設想。為了保證3名航天員安全回歸，最終確定了用“壓縮空氣”來取代燃氣，并相應地增加了一套“氣源組件系統(tǒng)”作為動力源。座椅的提升原理沒有變化，只是工作介質(zhì)采用了安全的氣體——壓縮空氣，這意味著即便發(fā)生泄露，也不會對航天員的身體產(chǎn)生任何不利的影響。

　　夜發(fā)晝返好觀察。“神七”另一個不同之處是發(fā)射時間進行了調(diào)整�！吧裎濉薄吧窳�”都是發(fā)射時間都是在上午八九點，飛船返回的時間都是在凌晨。而這次“神七”的發(fā)射時間是晚上，飛船返回的時間是下午6點左右。飛船發(fā)射的首區(qū)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，飛船返回的落區(qū)在內(nèi)蒙古的四子王旗，所以首區(qū)和落區(qū)的時間被稱為“一黑一白”。

　　發(fā)射時間的調(diào)整，主要是考慮到航天員出艙時間是在陽照區(qū)。航天員出艙進行太空行走的活動都會被觀測得“一清二楚”。當飛船返回時是在白天，不僅便于對航天員的搜救，也便于飛船回收試驗隊及時對返回艙進行快速處置。

　　道道“安全”護平安

　　“神七”發(fā)射是第三次載人航天飛行，同前兩次一樣，確保航天員生命安全是重中之重。飛船設計師們把“安全設計”視為第一準則，哪怕是個細微之處，哪怕是幾經(jīng)驗證過的技術，他們還是追求萬無一失。采訪時，記者捕捉到幾個鮮活的事例。

　　“生死之門”。不論是航天員出艙進行太空行走，還是返回軌道艙，關好艙門非常重要，因而飛船艙門被設計師們稱為“生死之門”。航天英雄楊利偉首次上太空時，不存在開關艙門的問題，費俊龍和聶海勝再次進入太空，在軌道艙和返回艙中活動，僅僅需要打開一個艙門。而“神七”的任務涉及航天員出艙行走，在執(zhí)行任務過程中，需要開關好兩道艙門。親身經(jīng)歷過太空飛行的航天員深有體會，開關好艙門，看似簡單，實際要完成多項步驟。毫無疑問，“神七”上的航天員開關艙門時，要完成開保險鎖、開關轉(zhuǎn)動手柄、拉開艙門、給艙門套上保護罩等一套規(guī)定動作。

　　飛船結構與機構分系統(tǒng)副主任設計師游巍說：考慮到航天員身著出艙航天服，充壓后服裝體積會增大，因此把“神七”的艙門通徑變大了，由“神六”時的750毫米加大到850毫米。在沿用了“神六”艙門的工作原理和設計形式等成熟技術的基礎上，還進行了十多個項目的改進設計，特別是在主傳動鏈設計上，只要有一個尺寸變動，整個艙門設計尺寸都要隨之變動，為此設計出了80多張圖。

　　艙門打得開、關得上、密封可靠成為三個非常重要的環(huán)節(jié)。太空環(huán)境又直接影響到開關艙門，特別是在真空、高低溫、失重等太空環(huán)境下，將艙門打開，并不是像地面開關門那么輕而易舉。而且艙門若不能保證密封，軌道艙內(nèi)就無法復壓，意味著2名航天員將無法脫掉艙外航天服，不能回到返回艙。

　　要百分之百地保證艙門打得開、關得上、密封可靠，必須在地面做真空和高低溫環(huán)境下的試驗驗證。2004年，設計人員特意研制了真空熱環(huán)境艙門開關裝置。游巍描述說：艙門專用的“真空罐”里，設置了開關艙門的機構，像個機械手在模擬航天員的操作。設計人員為了獲得艙門在更為惡劣的太空環(huán)境中的數(shù)據(jù)，在真空環(huán)境中，還把溫度拉偏到零下45度和零上45度�？蒲腥藛T通過計算機操作，獲得了試驗驗證數(shù)據(jù)。自2005年起，對生產(chǎn)出的艙門和開關機構進行了大大小小的各種試驗達數(shù)十次。低溫環(huán)境對艙門開關影響最大，設計人員進一步對艙門進行可靠性試驗，在零下20度的低溫環(huán)境下打開艙門的動作反復做了數(shù)百次，獲得了可靠的數(shù)據(jù)。

　　氣瓶穿“衣”。“神七”發(fā)射升空后，將在341公里的高度繞軌道漫游，那么也就是在這個軌道高度，出艙的航天員要進行30分鐘的太空行走。同時飛船還將攜帶的一顆小衛(wèi)星放飛太空，上演一部人、星、船曼舞太空的大戲。根據(jù)此次的任務要求，設計師們對飛船外觀作了不少新的改進。取消了以往飛船上的留軌功能和附加段，還取消了飛船上的一對太陽帆板等。通俗地說，過去看到飛船上的四只翅膀，在“神七”上只有兩只了。同時增加了艙外攝像機、照明燈、艙外扶手、復壓氣瓶，還有各種閥門和管路系統(tǒng)等。

　　為確保釋放小衛(wèi)星時更加安全，飛船研制人員“奇思妙想”，特意為安裝在軌道艙外的5個復壓氣瓶穿上了“防護衣”。被釋放的小衛(wèi)星位于軌道艙前端，離5個復壓氣瓶近在咫尺，如果釋放小衛(wèi)星時爆炸螺栓產(chǎn)生碎片，就會像子彈一樣打到氣瓶身上，一旦氣體泄漏，后果不堪設想。為了航天員的安全，為了“神七”的萬無一失和載譽而歸，研制人員慎之又慎，把“安全”做到了極致。

　　該院下屬的北京空間機電研究所在上世紀90年代初，利用航天技術研制出了國內(nèi)第一件軟質(zhì)防彈衣。該所憑借過硬的產(chǎn)品質(zhì)量和良好的營銷服務屢獲殊榮，“奇盾牌”系列防護產(chǎn)品就是其中的佼佼者。當接到院里總體設計人員提出的為“神舟七號”艙外氣瓶量身訂制保護罩的任務時，研制人員既感到欣喜，又非常有壓力。

　　面對五個圓圓的氣瓶，選用何種材料，采用何種形式，安全性能如何保證等一系列的問題，開始在研制人員腦海里打轉(zhuǎn)。首先選擇最佳材料。盡管多年來，研制人員一直密切跟蹤世界先進防彈材料的研制，并與多個廠家建立了長期合作關系，但“神舟七號”任務重大，為此，研制人員初步選定了五種防護材料。為更好地檢驗材料在真空環(huán)境下的技術性能，帶著這些備選的材料，研制人員專程到外地有關研究單位進行真空可凝揮發(fā)、真空質(zhì)損等多種試驗。經(jīng)過對試驗結果的反復比對，研制人員優(yōu)中選優(yōu)，最終確定了保護罩的材料。

　　以前設計制作的防彈衣是給人穿的，做生物損傷試驗時也給動物穿過，但給球狀物體設計衣服還是頭一回。研制人員拿出幾套設計方案，最終瓜瓣型設計方案獲得大家一致認可。為了保證防護衣與氣瓶配合“默契”，研制人員從打樣、修改到試穿，反反復復，不厭其煩。樣衣做出來了，安全性能格外引人關注，為此，研制人員多次進行實彈打靶，現(xiàn)場分析，獲得了可靠數(shù)據(jù)。