航天員生命安全重于泰山

　　確保航天員的生命安全是神舟七號(hào)載人航天飛行任務(wù)的重中之重。為保證“神七”發(fā)射成功和航天員安全回家，設(shè)計(jì)人員強(qiáng)化安全意識(shí)，不斷改進(jìn)思路，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在“神七”研制過(guò)程中，設(shè)計(jì)師們非常講究“安全設(shè)計(jì)”，哪怕是個(gè)細(xì)微之處，哪怕是幾經(jīng)驗(yàn)證過(guò)的技術(shù)，他們也要追求萬(wàn)無(wú)一失。

　　座椅提升體現(xiàn)“綠色”理念

　　在“神五”“神六”返回艙里的座椅都采用火工品爆燃提升的設(shè)計(jì)，而在“神七”返回艙座椅的設(shè)計(jì)上一改“從前”，設(shè)計(jì)人員考慮到盡管飛船的密封性已經(jīng)萬(wàn)無(wú)一失，但是座椅下的一個(gè)壓力燃?xì)獍�里的有害氣體萬(wàn)一要是發(fā)生泄露，后果不堪設(shè)想。為了保證3名航天員安全返回，最終確定了用“壓縮空氣”來(lái)取代燃?xì)猓�并相�?yīng)地增加了一套“氣源組件系統(tǒng)”作為動(dòng)力源。座椅的提升原理沒(méi)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(huì)對(duì)航天員的身體產(chǎn)生任何不利的影響。

　　小小艙門(mén)責(zé)任大

　　飛船的艙門(mén)歷來(lái)被稱為“生死之門(mén)”，也是研制者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。無(wú)論是航天員出艙進(jìn)行太空行走，還是返回軌道艙，關(guān)好艙門(mén)都非常重要。楊利偉首次上太空時(shí)，不存在開(kāi)關(guān)艙門(mén)的問(wèn)題；費(fèi)俊龍和聶海勝再次進(jìn)入太空，在軌道艙和返回艙中活動(dòng)，僅僅需要開(kāi)關(guān)一個(gè)艙門(mén)。而“神七”的任務(wù)涉及航天員出艙行走，在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，需要開(kāi)關(guān)好兩道艙門(mén)。親身經(jīng)歷過(guò)太空飛行的航天員深有體會(huì)，開(kāi)關(guān)好艙門(mén)，看似簡(jiǎn)單，實(shí)際要完成多項(xiàng)步驟�！吧衿摺鄙系暮教靻T開(kāi)關(guān)艙門(mén)時(shí)，要完成開(kāi)保險(xiǎn)鎖、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄、拉開(kāi)艙門(mén)、給艙門(mén)套上保護(hù)罩等一套規(guī)定動(dòng)作。

　　考慮到航天員身著出艙航天服，充壓后服裝體積會(huì)增大，因此設(shè)計(jì)者把“神七”的通往太空的艙門(mén)通徑變大了，由“神六”時(shí)的750毫米加大到850毫米。在沿用了“神六”艙門(mén)的工作原理和設(shè)計(jì)形式等成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，還進(jìn)行了十多個(gè)項(xiàng)目的改進(jìn)設(shè)計(jì)。特別是在主傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)上，只要有一個(gè)尺寸變動(dòng)，整個(gè)艙門(mén)設(shè)計(jì)尺寸都要隨之變動(dòng)，設(shè)計(jì)人員為此設(shè)計(jì)出了80多張圖。

　　艙門(mén)打得開(kāi)、關(guān)得上、密封可靠成為三個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。太空環(huán)境直接影響到開(kāi)關(guān)艙門(mén)，特別是在真空、失重等太空環(huán)境下，將艙門(mén)打開(kāi)，并不像地面開(kāi)關(guān)門(mén)那么輕而易舉。而且艙門(mén)若不能保證密封，軌道艙內(nèi)就無(wú)法復(fù)壓，這意味著兩名航天員將無(wú)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(mén)打得開(kāi)、關(guān)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(yàn)驗(yàn)證。2004年，設(shè)計(jì)人員特意研制了真空熱環(huán)境艙門(mén)開(kāi)關(guān)裝置。艙門(mén)專用的“真空罐”里，設(shè)置了開(kāi)關(guān)艙門(mén)的機(jī)構(gòu)，像個(gè)機(jī)械手在模擬航天員的操作。設(shè)計(jì)人員為了獲得艙門(mén)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。研制人員通過(guò)計(jì)算，獲得了試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。自2005年起，研制人員對(duì)生產(chǎn)出的艙門(mén)和開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大大小小的各種試驗(yàn)達(dá)數(shù)十次。低溫環(huán)境對(duì)艙門(mén)開(kāi)關(guān)影響最大，設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步對(duì)艙門(mén)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，在零下20度的低溫環(huán)境下打開(kāi)艙門(mén)的動(dòng)作反復(fù)做了數(shù)百次，得出了可靠數(shù)據(jù)。

　　氣瓶“穿衣”防不測(cè)

　　“神七”發(fā)射升空后，飛船將在350公里的高度繞軌道漫游，也就是在這個(gè)軌道高度，出艙的航天員要進(jìn)行30分鐘的太空行走。同時(shí)航天員還要將一顆小衛(wèi)星釋放伴飛，上演一部人、星、船太空翩翩起舞的大戲。根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)師們對(duì)飛船外觀作了不少新的改進(jìn)。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(duì)太陽(yáng)帆板，通俗地說(shuō)過(guò)去看到飛船上的四只翅膀，在“神七”上只有兩只了。

　　被釋放的小衛(wèi)星位于軌道艙前端，離5個(gè)復(fù)壓氣瓶近在咫尺，如果釋放小衛(wèi)星時(shí)爆炸螺栓產(chǎn)生碎片，就會(huì)像子彈一樣打到氣瓶身上，一旦氣體泄漏，后果不堪設(shè)想。為了確保航天員的安全，確保神舟七號(hào)飛船的安全，飛船研制人員“奇思妙想”，特意為安裝在軌道艙外的5個(gè)復(fù)壓氣瓶穿上了“防護(hù)衣”。

　　“防護(hù)衣”背后也有鮮為人知的故事。研制人員初步選定了五種用于制造防彈衣的防護(hù)材料。為更好地檢驗(yàn)材料在真空環(huán)境下的技術(shù)性能，帶著這些備選的材料，研制人員專程到有關(guān)研究單位進(jìn)行真空可凝揮發(fā)、真空質(zhì)損等多種試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的反復(fù)比對(duì)，研制人員優(yōu)中選優(yōu)，最終確定了保護(hù)罩的材料。以前設(shè)計(jì)制作的防彈衣都是給人穿的，做生物損傷試驗(yàn)時(shí)也給動(dòng)物穿過(guò)，但給球狀物體設(shè)計(jì)衣服還是頭一回。研制人員拿出幾套設(shè)計(jì)方案，最終瓜瓣型設(shè)計(jì)方案獲得大家一致認(rèn)可。為了保證防護(hù)衣與氣瓶配合“默契”，研制人員從打樣、修改到試穿，反反復(fù)復(fù)，不厭其煩。樣衣做出來(lái)了，安全性能格外引人關(guān)注，為此，研制人員多次進(jìn)行實(shí)彈打靶，現(xiàn)場(chǎng)分析，終于獲得了可靠數(shù)據(jù)。

　　長(zhǎng)二F改造：使“乘客”更加安全舒適

　　載人航天工程的另一大系統(tǒng)——運(yùn)載火箭系統(tǒng)，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司運(yùn)載火箭技術(shù)研究院為主研制。用于發(fā)射神舟七號(hào)飛船的長(zhǎng)二F火箭，與發(fā)射“神舟六號(hào)”時(shí)的火箭相比，技術(shù)狀態(tài)原則上保持不變，只是為了提高可靠性和舒適性進(jìn)行了局部的改進(jìn)。為了提高可靠性和舒適性，長(zhǎng)二F進(jìn)行的兩大技術(shù)攻關(guān)，分別是“8Hz”問(wèn)題和“415s”問(wèn)題。

　　從楊利偉的不適改起

　　2003年10月，航天員楊利偉搭乘“神舟五號(hào)”升空時(shí)，曾在一個(gè)短暫的時(shí)間內(nèi)感到非常不適。長(zhǎng)二F火箭研制人員在了解到這一情況后，立即分析數(shù)據(jù)查找原因。數(shù)據(jù)分析顯示，火箭在上升期間曾出現(xiàn)過(guò)短暫的共振現(xiàn)象。為此研制人員對(duì)發(fā)射“神舟六號(hào)”飛船的長(zhǎng)二F火箭進(jìn)行了改進(jìn)�！吧窳�”上的航天員沒(méi)有產(chǎn)生特別的不適感，但技術(shù)人員通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)火箭從起飛126秒開(kāi)始還是出現(xiàn)了逐漸增大的縱向單頻振動(dòng)，頻率約為8Hz (以下稱為“8Hz”振動(dòng))。如果這一問(wèn)題不解決，“神七”上的航天員還有可能產(chǎn)生像楊利偉那樣的感覺(jué)。因此，火箭系統(tǒng)“兩總”系統(tǒng)決心在發(fā)射“神七”的火箭上解決這一問(wèn)題。

　　經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，研制人員發(fā)現(xiàn)“8Hz振動(dòng)”現(xiàn)象是助推器動(dòng)力輸送系統(tǒng)導(dǎo)致的比較典型的縱向耦合振動(dòng)。火箭“兩總”組織研制人員對(duì)“8Hz”問(wèn)題進(jìn)行了深入的理論研究。為抑制這一現(xiàn)象，開(kāi)展了穩(wěn)定性分析方法研究和振動(dòng)抑制設(shè)計(jì)工作，確定了使用變能量蓄壓器來(lái)抑制振動(dòng)的方案。為驗(yàn)證分析結(jié)論和所采取措施的有效性，型號(hào)隊(duì)伍分別進(jìn)行了變能量蓄壓器研制試驗(yàn)、管路試驗(yàn)以及點(diǎn)火控制線路驗(yàn)證試驗(yàn)；根據(jù)確定的改進(jìn)方案，完成了新蓄壓器以及點(diǎn)火控制線路的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和總裝測(cè)試。

　　增壓管路鋁改鋼

　　長(zhǎng)二F 第六發(fā)火箭成功發(fā)射后，型號(hào)隊(duì)伍在后續(xù)遙測(cè)結(jié)果分析時(shí)發(fā)現(xiàn)火箭飛行至415秒附近時(shí)出現(xiàn)異�，F(xiàn)象，二級(jí)尾艙熱環(huán)境參數(shù)出現(xiàn)較大幅度跳變或趨勢(shì)轉(zhuǎn)折，姿控系統(tǒng)、箭體軸向加速度以及動(dòng)力系統(tǒng)等部分參數(shù)也在這一時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)了一定的變化。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，在兩年半的時(shí)間內(nèi)，研制者組織國(guó)防科大、中科院等單位開(kāi)展了理論研究。經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)了在415s過(guò)載和加速度的跳動(dòng)現(xiàn)象，得到了正常飛行不會(huì)產(chǎn)生這種異�，F(xiàn)象的結(jié)論。但是，為了確保萬(wàn)無(wú)一失，火箭“兩總”系統(tǒng)還是決定進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)過(guò)真空噴流試驗(yàn)，確認(rèn)415秒現(xiàn)象是由增壓管路故障造成的。為此，火箭“兩總”系統(tǒng)組織設(shè)計(jì)了二級(jí)增壓管路鋁改鋼的技術(shù)方案，進(jìn)一步提高了火箭的可靠性。

　　經(jīng)過(guò)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司飛船和火箭研制者艱苦卓絕的攻關(guān)，神舟七號(hào)飛船載人航天飛行任務(wù)按計(jì)劃有條不紊地實(shí)施著。2008年 月 日，凝聚著13萬(wàn)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司員工智慧和汗水以及承載著13億全中國(guó)人民殷切期望的神舟七號(hào)飛船和長(zhǎng)二F火箭與航天員圓滿完成了太空漫步的任務(wù)。中國(guó)航天員漫步太空的畫(huà)面?zhèn)鞅槭澜绲拿恳粋�(gè)角落。它莊嚴(yán)宣告：中國(guó)的神舟、神箭珠聯(lián)璧合、不辱使命，完成了載人航天工程第二步第一階段的戰(zhàn)略任務(wù)，同時(shí)也為未來(lái)的空間交會(huì)對(duì)接、空間實(shí)驗(yàn)室奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。