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第2节
神舟六号

神舟六号发射升空

· 运载火箭: 长征二号F运载火箭

· 飞行乘组: 费俊龙(指令长)、聂海胜(协助员)

· 发射时间: 2005年10月12日09时00分

· 返回时间: 2005年10月17日04时33分

· 发射地点: 酒泉卫星发射中心

· 着陆地点: 内蒙古四子王旗主着陆场

· 发射目的: 深入考核各系统的工作性能,为我国载人航天事业的持续发展进行必要的试验和探索

· 主要任务: 实现有航天员参与的空间科学实验;继续考核和完善载人航天工程七大系统的功能和性能

· 试验任务: 多人值乘;多天飞行;人工实验;多舱工作

神舟六号,是中国载人航天计划中发射的第六艘飞船,也是中国第二次实施载人航天飞行计划,它的成功发射与返航标志着中国载人航天“三步走”发展战略的第二步已顺利迈出。

2.1 飞船特色

神舟六号仍然沿用“三舱”结构,轨道舱的总长度为2.8米,最大直径为2.25米,飞船的总重量基本保持在8吨左右。

相较于神舟五号,神舟六号新增了40余台设备和6个软件,飞船总设备数达到600余台、软件82个、元器件10万余件,并做出了四个方面共110项技术的改进。“黑匣子”不仅存储量比原来大了100倍,而且数据的写入和读出速度也提高了不止10倍,体积却不到原来的一半。

2.2 新挑战,新技术

作为我国载人航天计划中的第二艘载人航天飞船,虽然有神舟五号的成功先例,但神舟六号载人航天任务的危险程度丝毫没有降低,以至于在费俊龙和聂海胜两位航天员出发前,战友们又说了一遍:“放心吧,家里有我们呢!”这情景,与神舟五号航天员杨利伟出征前一模一样。

此次神舟六号执行载人航天任务,不仅涉及多人、多天、多舱三个要素,还面临着多项“第一次”的挑战,比如第一次由两名航天员组成的乘组执行任务、第一次进行有航天员参与的空间科学实验等,其任务的复杂程度远超神舟五号。为了保证费俊龙、聂海胜两位航天员具有良好的生存环境与活动空间,可以顺利完成航天实验任务,神舟六号首次全面启动环境控制和生命保障系统。

1992年9月21日,中央决策实施载人航天工程,确定了我国载人航天“三步走”的发展战略:

第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;

第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

环境控制与生命保障系统,简称“环控生保系统”,其功能可以概括为八个方面,分别为环境控制功能、循环和净化功能、水处理功能、废物处理功能、饮食供应功能、卫生保健功能、安全与消防功能、舱内外活动保障功能。

太空中每名航天员每天通过呼吸、排汗等正常代谢,大约会产生1.8千克的水汽。

环境控制

有一个常见的生活现象,可以让我们直观地感受到人对于密闭空间内湿度的影响:如果你冬天待在封闭的小空间中,比如待在小汽车里,你会发现要不了多久车窗上就会起雾,这是空间内气体遇冷液化的表现,小汽车里的人越多,车窗起雾速度越快,面积越大,这就说明人越多,对密闭空间内湿度的影响越大。在神舟六号这样一个体积不算太大的密闭空间里,只需要三个小时,两名航天员就能使船舱内的空气湿度达到100%。

当空气中的二氧化碳浓度低于2%时,对人没有明显的危害,超过这个浓度则可引起人体呼吸器官损坏。一般情况下,二氧化碳不是有毒物质,但当空气中的二氧化碳浓度超过一定限度时,就会使人体产生中毒现象,高浓度的二氧化碳则会让人窒息。在含氧量正常(20%)的空气中,二氧化碳的浓度越高,动物的死亡率就越高。

在轨道舱中工作的费俊龙与聂海胜

在地面上,当空气湿度过高时,就会出现大雾或下雨的天气现象。而在载人航天飞船内,过高的空气湿度不但会影响人体调节体温的排汗功能,让人感到闷热,影响航天员的工作效率,还会增加舱内设备短路的安全隐患发生的可能性。

除了空间内湿度升高的问题,航天员呼吸带来的第二个问题来自呼出的二氧化碳气体。在地面上呼吸时,我们不用考虑呼出二氧化碳造成的问题,因为我们可以通过多种方式让房间内外的空气流通。但是载人航天飞船处于太空的失重环境中,不可能随便通风。由于船舱内空气不流通,航天员呼出的二氧化碳就像在静止的水盆里滴入墨水一样,二氧化碳会停留在航天员的口鼻附近,很可能会被反复多次吸回去。时间久了,飞船内的二氧化碳浓度升高,就可能造成航天员呼吸困难,甚至是窒息。

为了应对多人、多天活动时产生的水蒸气和二氧化碳气体带来的诸多问题,神舟六号采用了和神舟五号相同的供气调压系统,氧气、氮气由高压钢瓶携带上飞船,再通过控制阀来调节释放,以保证舱内的气体成分与地面一致。

神舟六号飞船内部首次启动了先进的通风净化系统和空气循环系统,这两个系统可以将空气中的灰尘杂质及时清除,使空气质量始终保持在优良等级以上;再借助一种吸附孔隔膜,通过施加一定的压力让空气通过,并将空气内的水汽吸附下来,从而降低空间内的湿度。

这样一套“组合拳”打下来,再加上温湿度控制系统中的专用空调进行温控,船舱内的温度可以始终保持在17—25摄氏度,相对湿度保持在30%—70%,这种环境对于在船舱内工作的航天员来说是非常舒适的。

在神舟六号飞船里认真工作的费俊龙

神舟六号飞船一共携带了50千克左右的氧气,返回舱内还配有一套应急系统,能够供应航天员使用24小时的氧气,同时吸收二氧化碳,以确保航天员不会缺氧和窒息。

聂海胜进餐,美味佳肴飘进口中

生命保障

在保障航天员的日常生活上,神舟六号轨道舱考究地模拟了地球上的就餐环境,还设置了食品柜,用以存放可供航天员选择的“工作餐”。

在此次任务执行过程中,轨道舱还配备有食品加热装置,30分钟左右就能加热好食品。我们的航天员可以将食品放在具有磁性吸附能力的餐盘中进餐,这是我们的航天员第一次在太空中吃到热饭、热菜。

在饮水方面,神舟六号通过水箱和单独的软包装这两种方式为航天员准备了生活用水。不过,航天员们在太空中饮水可没有我们在地面上饮水那样容易,因为飞船中的气压小于地面气压,航天员靠自己用嘴是吸不动液体的。为了解决这一难题,航天员们把一根铅笔粗细的吸管插入容器中,通过气泵给予水一定的压力,水就会被射进航天员的嘴里。

在保障航天员的睡眠方面,贴心的工程师们在神舟六号的轨道舱中增加了一个睡袋,可供两名航天员在执行任务期间轮流休息。

在卫生方面,轨道舱内配置有一个专门的清洁用品柜,航天员们可以用里面的物品对船舱进行简单的清洁,大小便收集装置也在此次任务中被首次使用。

2.3 太空实验

2005年10月13日,神舟六号飞行正常,费俊龙、聂海胜两位航天员在地面工作人员的指导下,开展了多项科学实验。

(1)开关舱门试验

人类对太空的探索不会止步于在小小的飞船舱内观测,但踏出舱门前需要做好充分的准备。在此次神舟六号的两名航天员的任务清单内,就包括为神舟七号航天员的出舱活动做铺垫准备。

一直以来,出舱活动有两个核心问题需要解决:一、航天员出舱时,应该采用怎样的密封技术,才能避免因舱门内外压差过大而出现意外事故?二、出舱活动时,航天员所穿的航天服必须具备哪些性能?

神舟六号的航天员们主要针对第一点,进行了相应的科学实验。

开关舱门,顾名思义,就是将两个船舱之间的舱门打开再关闭,这次进行实验的舱门是返回舱与轨道舱之间的舱门。这是我们的航天员首次在轨进行开舱门实验。

在日常生活中,我们经常会进行开关门的动作,这对我们来说是一个很容易、很安全的行为,但对于身处太空的航天员来说,这样一个简单的小动作,却关系着他们的生命安全。

隔绝船舱内部与外太空的舱门是安装在轨道舱上的,航天员在出舱活动时一旦遇到危险,可以选择放弃轨道舱,回到返回舱,再通过返回舱安全回到地面。所以,返回舱与轨道舱之间的舱门,是保障航天员生命安全最重要的底线。因此,神舟六号航天员这次的实验任务非常危险,原因是开关的舱门一旦出现问题,航天员们很可能无法安全返回地面。

其实,打开舱门的操作并不难,难点在于怎样便捷地打开,怎样安全地关闭,之后又怎样避免舱门在误操作时意外打开。在这一系列实验进行完毕后,神舟六号的航天员最终还要验证这道舱门能不能严格密封。就像我们在往保温杯里倒开水时,必须保证杯盖完美闭合,才能避免当杯子倾斜或翻倒时被洒出来的开水烫伤。返回舱在返回地面时,与大气摩擦会在舱外产生1600摄氏度以上的高温,如果返回舱舱门出现密封不严、意外打开的情况,后果将不堪设想。

为了保障航天员的生命安全,科研人员研发出了一种特制的擦拭工具,这种布不产生纤维、静电、异味,专门用来清洁舱门。再配合严格的开关门流程,航天员费俊龙完美完成了这项任务,验证了舱门在太空中关闭密封和快速检漏功能完全正常。

(2)穿脱压力服试验

完成开关门实验后,航天员费俊龙回到返回舱,在规定时间里进行了穿脱压力服试验,并圆满完成任务。

(3)穿舱试验

神舟六号在轨飞行第20圈、处于远望二号测控船的测控弧段内时,费俊龙从座椅上起身,拉着扶手、助力绳,头先脚后地飘入轨道舱,随后以原来的姿势飘回返回舱。聂海胜则从轨道舱到返回舱进行了两次类似动作。三次穿舱试验顺利完成。

(4)抽取冷凝水

13日17时10分许,轨道舱内的航天员于4分钟内连续按动抽取冷凝水开关约百次,地面人员监控了这一过程。在正常情况下,根据舱内湿度的变化情况,航天员需每隔3小时抽取一次冷凝水。

本次航天飞行的四项“在轨干扰力”试验都获得了成功。结果表明,航天员较大幅度的动作对飞船姿态影响微小,飞船姿态保持良好,姿态控制发动机不需要启动。从此之后,神舟中的航天员就可以放心大胆地进行类似幅度的动作了。

2.4 发射小结

神舟六号共飞行115小时32分钟,飞行77圈,行程约325万千米。这次的航天飞行任务因为有了神舟五号的经验,在升空和返回时都没有发生意外和险情,两位航天员在太空中更是创造了很多第一次——第一次在太空中睡觉、量血压、“洗脸”、“吃大餐”、进行太空拍摄,甚至进行在轨干扰力试验……

神舟六号飞船返回舱进入大气层,飞临主着陆场

两年前,我们国家航天员的太空生活只能维持生存所需,两年后却发生了质的改变,这一切都是基于无数航天人的付出和努力,是他们日复一日、年复一年的付出,让一切不可能成了可能。

但这一路走来并不是一帆风顺。神舟五号有磨难和险境,神舟六号在发射前也经历了一些波折。神舟六号发射当天,发射场下起了漫天大雪,一阵大风突然袭来,风速更是超过了发射的安全要求,所有人都为发射计划能否按时实施捏了把汗。

5时30分,航天员们按时出征。迎着漫天大雪,费俊龙对战友说:“我们就把这漫天的雪花当作送我们的礼花。”

幸运的是,当护送航天员的车队到达问天阁时,雪停了,风也停了,阳光洒在长征二号F运载火箭上。9时整,伴随着“点火”口令的发出,神舟六号飞船在火箭的轰鸣声中载着航天员费俊龙、聂海胜飞向了太空。

2005年10月15日18时06分,航天员聂海胜在神舟六号飞船返回舱内向地面传回太空图像

费俊龙、聂海胜迎着漫天风雪出征 09g9jhbQxNfZg/ByakmPzEJwB24PlJaw1bdGKR34Aqh+IdwkkqR/+B/8ojlkgKl2

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