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"神6"生存环境研发揭密[图文]

2005年2月2日 19:37

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“神6”生存环境实验室

  1月20日,中国国防科工委有关部门负责人对外宣布:中国“神舟六号”飞船将于今秋九十月间升空,航天员并有将进行太空行走。至此,举世瞩目的“神舟六号”飞船发射工作开始进入最后的冲刺阶段。浩渺苍穹,
再次凝聚起亿万华夏儿女向往、探索的心。《解放军报》今日刊载文章称,然而有谁知道,就在这条飞天大道上却处处荆棘丛生——太空中的微重力、高真空、高辐射、高低温等特殊环境时时影响、威胁着航天员在太空的活动。航天员要想在太空中顺利地进行科研工作,就必须在飞船内营造一处与地面环境相差无几的“家”,这就是载人航天系统中的飞船环境控制与生命保障分系统。

  报道称,担任此次“神舟六号”飞船环境控制和生命保障系统研制这项光荣使命的,就是总装航天医学工程研究所环控生保技术研究室的科研人员,他们用自己的智慧与汗水为中国航天员开辟出一片通天路上的“生命绿洲”。

  高压氧瓶:实验与死神“比耐性”的角力

  在环境控制与生命保障系统里有一个关键件:高压氧瓶。九天之上的高压氧瓶与地面上的普通氧瓶可不能同日而语。它不仅必须具备能够抵御太空特殊环境的考验,能够经受超强外力的冲击,而且体积要足够小,重量更有严格控制。为了适应船舱内狭小空间的要求,航天员的氧瓶只有篮球大小,壁厚两三毫米,但瓶内气压却高达200个大气压。

  众所周知,纯氧是易燃易爆气体,在气瓶加工过程中,工艺稍有疏漏,甚至一个细小的毛刺都可能因受力不均导致爆炸。因此高压氧瓶的实验被看作是与死神角力的战斗。氧瓶上每一件产品在出厂前都要经过强度、气密、疲劳等10多项实验,仅力学环境实验就有冲击、振动、加速度3项,而光振动实验又分正弦振动、随机振动……

  此时保证产品能否过关的已不仅仅是智慧,还必须具有无畏的勇气。

  罗江,1996年大学刚毕业就赶上了中国载人航天工程的实施。这是位平日不苟言笑的小伙子,三次参加飞船气瓶实验,每一次都是主动请缨。说起几次实验,他的语气很平淡,但平淡的讲述中却令人感受到什么叫惊心动魄。

  “一个氧瓶在21兆帕的高压下,放在振动台上,它的当量相当于5枚手榴弹。要是遇到哪怕一丝火星,后果都不堪设想!”

  “第一次实验,我和芮嘉白还有一名已经退下来的老专家孙德凯一起去的,这种气瓶孙德凯研究了几十年,可以说是他一辈子的心血,所以他执意要去;走时,单位专门为我们借来了防弹衣、钢盔,其实要真的有事,这些装备根本不管用,只是心里感觉好一点。出发前,跟家里把该留的话留了。”

  “实验如临大敌,前面是装氧瓶的车,后面就是专用的救护车。瓶到哪里,车就跟在哪里。我们搬运气瓶,小心翼翼。直到今天,我仍然回忆不起来那时的感受,大脑里好像出现盲区了吧!因为气瓶就在我们身边,稍有不慎,就会爆炸。”

  “最危险的一次,是在2000年元旦,气瓶外面的连接管路开裂,里面的高压氧瞬时外泄,周围顿时一片白雾……好在险情排除的快!”

  “要说怕,有时也真怕。虽然国外类似实验设计人员是不参与的。但我觉得对自己研制的产品有信心。”

  “怎么也忘不掉‘老航天’——副总质量师曹宏年,他参加了第二次实验,在实验现场工作的时候,他就病了,可他一直坚持。直到回北京,一检查是癌症晚期,几个月后就去世了,才50多岁呀!”

  氧化碳滤除:营造一片绿色的天

  研究室的科研人员至今还记得,在采集和分析“神舟三号”飞船返回舱内的气体参数时,曾发现舱内残留有部分一氧化碳。它就像一颗定时炸弹,如不及时排除,一旦被航天员吸入体内,轻则引起昏迷,重则导致死亡。

  中国载人航天工程指挥部明确指示,不仅要从源头上减少一氧化碳释放,还要研制一套一氧化碳滤除装置,以确保航天员的安全。

  这时已是2002年的初秋。距离正式飞船飞行时间尚不足一年。按照常规,上天产品从模样、初样到正样产品,合格后参加飞行试验最少也要6年时间,而这次只有6个月。

  一个4人攻坚项目组迅速成立。化学专业出身的余青霓、赵成坚临危受命,承担催化剂的研制。不少好心人提醒余青霓:“你可要小心,催化剂可不是好玩的,它变化无常,一点条件达不到,不但会把你折腾个翻江倒海,一氧化碳的滤除也会成泡影。”

  余青霓深知责任与使命的重大与庄严。她带领课题组几番北上南下,深入各地调研,通过认真研究分析,她们提出了科学可行的方案。几经周折,小样实验终于成功出炉了。

  然而令人意想不到的是,在随后的一次汇报实验中,出口的一氧化碳浓度大大超标。

  意外使当时在场的每个人一下子懵了。实验的不稳定说明还没有找到消除一氧化碳的正确方法。擦干眼泪,余青霓和她的同事们开始分析、排查原因,终于发现事故的元凶是由于活性碳导致催化剂失效引起的。

  当活性碳重新配方后,装置出口的一氧化碳浓度减少到七八个PPM,远远超出了技术要求设定的指标60PPM。

  可是董钦尧、余青霓面对这个小“尾巴”横看竖看,心里怎么也踏实不下来,几经琢磨,他们在原有装置上多次改进,一个小小的乳胶套的巧妙应用解开了困扰多日的结,装置终于实现了一氧化碳“零出口”。

  空气再生器研发:22次失败后的胜利

  空气再生器反应药盘,是飞船重要的应急产品。一旦舱门在返回时出现故障打不开,在空气缺乏的状况下,它就成为航天员生命之源:产生氧气,吸收二氧化碳。别小看这仅仅不到10斤的金属桶,它可维持两个航天员近一天的生存空气。

  然而研制它却经历了意想不到的周折。由于药盘成分、密度、成形工艺、使用条件等等不同,极易发生二氧化碳吸收不足、在航天环境下震碎和药物成分过量吸水等情况,最终导致空气再生失效。

  起初科研人员有17次实验都是在一处“猪公馆”的地方进行的,那是由一处废弃的猪圈改造而成的简易实验室,多年来被科研人员称为环控生保的“功勋实验室”。就是这个实验室冬天像冰窟,夏天像蒸笼。做一次实验从准备、解剖、分析共4天,需要24小时连轴干。个中滋味只有科研人员体会最真切。为了考验产品性能是否可靠,李英斌、黄志德把自己“放”进实验密闭舱,两个大小伙子愣是在仅能蜷在座椅上的狭小空间里呆了一天一夜。

  在某次模拟实验中,由于使用环境改变,舱内湿度竟达到饱和湿度,比原先提出的数据要求有很大出入,从而导致药物过量吸水提前失效。那次试验回来,李英斌心情最沉重。在对产品进行了解剖和认真的分析后,他们再次出击,反复试验,在产品结构等方面进行了改进设计。第23次实验终于传来了胜利的消息。

  对于这个历经艰辛终于降生的“婴儿”,李英斌充满了信心:“空气再生器反应药盘属于应急救生产品,我当然不希望它被使用。但是,真的用上了,它一定不会令航天员失望!”

专题:关注中国航天事业


选稿:周姗仪    来源:中国新闻网   
 
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