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在载人航天器中,为确保航天员在整个飞行过程中安全地工作和生活,必须在内部创造一个适宜的生存环境,飞船返回舱内的大气总压和氧分压是对人生命安全至关重要的两个参数,这就需要环控生保分系统进行调控。所以,飞船返回舱失压是一种十分严重的故障状态,会直接威胁到航天员的生命安全。为此,飞船内专为航天员配备了一种特殊的个人防护装置,即舱内航天服,作为有效保护航天员的措施之一。舱内航天服与环控生保分系统的供气调压、航天服循环等子系统配套,就构成了飞船返回舱压力和大气控制的安全冗余,以防在飞行过程中一旦发生返回舱失压的紧急情况,舱内航天服便可为航天员提供有效的安全保障。
航天服循环子系统组成图
我国航天员使用的舱内航天服,采用头部与躯干肢体连为一体的“软式”服装结构和开放式的通风供氧方式,由压力服、航天头盔、航天手套、压力调节器、压力表、应急供氧与通风管路、生理测试与通信电缆等组成。压力服是舱内航天服的主体,内层是气密层,维持压力工作状态下的服装气密性;外层为限制层,承受服装余压,并保持供氧加压状态时航天服的拟人形态。
舱内航天服
在飞船飞行过程中相对的事故高发段(通常包括飞船入轨前的发射段、飞船进入返回程序到返回舱着陆的返回段,以及飞船实施变轨和交会对接的飞行时段),航天员应该穿着舱内航天服坐在航天座椅上,系好束缚带,连接好通风和应急供氧管路,实现与环控生保分系统的衔接;连接好生理测试和通信电缆,实现与舱载医监设备的衔接;带上航天手套、关闭面窗并完成航天服的气密性检查,系统会自动转入应急工作模式。
在返回舱内身着舱内航天服的神舟十号航天员乘组
聂海胜(中)张晓光(左)王亚平(右)
在轨道飞行期间,航天员穿着的是舱内工作服。而一旦出现紧急情况,航天员应迅速换上舱内航天服,并完成一系列准备工作。
身着舱内工作服的神舟十号航天员乘组
聂海胜(中)王亚平(左)张晓光(右)
举例来说,假设飞船出现泄漏,导致返回舱失压,舱内压力持续下降,并出现了舱压下限报警,航天员必须尽快转入飞船的压力应急工况。从舱压报警起,航天员就要按照“压力应急故障处理程序”要求,迅速穿上舱内航天服,进行必要的现场撤收和管理,进入返回舱。接着,关闭轨道舱与返回舱之间的气密舱门,就坐于航天员座椅上,在舱压下降到54千帕之前,完成上面的一整套准备工作。
当舱压下降到54千帕时,应急供氧管路自动接通,以每分钟21升的流量为航天员输送纯氧,并维持航天服内部约40千帕的工作压力。氧气从应急供氧管路进人服装,主要部分被导向头盔和航天员面部,保证航天员呼吸,多余氧气从胸前的压力调节器排出,同时带走航天员呼出的二氧化碳和服装内的废热。此过程可以维持6小时,这6个小时足以保证飞船择机返回地面。
航天服与环控生保分系统协同实现的压力应急功能,应在地面“压力应急模拟试验舱”进行反复的试验验证,并完成1:1的真人试验;压力应急飞行处理程序应写入航天员的飞行手册;航天员应熟知该程序的内容和要求,在地面经过反复训练,并在压力应急模拟试验舱进行真实工况下的演练。
尽管这样的设计、试验和训练是保障航天员安全的有效措施,但在中国载人航天的历次任务中尚未出现这种状况,神舟飞船完备的环控生保分系统使我国航天员在太空中能够安心地在轨开展工作。
文章摘自:《巡天神舟——揭秘载人航天器》
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