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太空漫步为建空间实验室做准备

作者:     转贴自:新浪嘉宾访谈    点击数:2468


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航天专家朱毅麟做客新浪网

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航天专家朱毅麟做客新浪网谈神七

 

  神舟七号载人航天飞行将于9月25日至30日择机实施,首选9月25日21时10分。本网邀请航天专家、国际宇航科学院院士朱毅麟做客系列访谈,解析载人航天最新进展以及未来规划。以下为访谈实录:

  主持人尹俊:各位网友好,欢迎来到新浪访谈间。今天做客的嘉宾是航天专家、国际宇航科学院院士朱毅麟朱毅麟老师。

  就要发射“神七”了,是我国载人航天第二阶段的第一步。所以,一开始想请朱老师给我们梳理一下我国载人航天的规划以及第二阶段的内容。

  朱毅麟:我国航天规划在90年代初就开始确立了,分三步走、三个阶段。

  第一个阶段就是发射载人飞船,能够成功发射、正常运行和安全返回,这是载人航天的基本技术,能够把人送上天,在轨道上正常运行工作,能够在轨道舱里进行一些科学实验活动,然后顺利安全返回地面,神舟五号和神舟六号我们已经成功两次了。神舟五号是杨利伟单人单天飞行。第二次是费俊龙和聂海胜两个人五天飞行。通过这两次飞行之后就完成了第一阶段的全部任务。靠这个任务掌握载人航天的基本技术,包括地面发射、测控、返回这些系统,整个工程系统都初步建成。

  第二阶段有是由三个小部分构成,第一步是出航活动或者叫太空行走。第二阶段的第二步是两个飞船在航天轨道上交汇对接。第三步,建立一个小型的空间站,叫空间实验室。目前要做的“神七”是第二阶段的第一步,就是出舱活动。

  为什么要实现人出舱活动呢?我们知道平时所谓人在太空活动,基本上是在密闭舱里,是在航天飞机或者是空间站里,是在一个密闭的环境里,跟外面的空间是隔绝的。但有很多事将来需要航天员到舱外去,在开放的太空中进行活动,比如太阳光板出现一些毛病需要维修检查,这时光靠在内部监测是不够的,需要人出去安装、检查。有些需要到外面维修,换一些部件、零件。因此,在建立空间实验室之前,先要掌握人的出舱活动技术,在开放的太空之间做一些活动。当然不是行走,实际上就是一些操作。

  主持人尹俊:这还不算行走?

  朱毅麟:按道理来说行走是要在硬的着陆面上,实际上人在太空中是飘浮的,两只脚没有着陆,一般可以沿着飞船上面的扶手或者是空间上面的扶手,或者通过一些反作用喷气装置离开飞船,离座舱远一点。正确地说应该是舱外的活动,形象一点说是舱外行走,叫做太空漫步,这是我们神七要完成的任务。

  主持人尹俊:您刚才说接下来的工作是两个飞船对接,建立空间站,预计在什么时候进行?

  朱毅麟:可能是两年之后,计划还没定下来。神八、神九可能解决这些问题,具体时间还没定下来。两个飞船对接就复杂了一些,首先一艘飞船是无人,在轨道上运行。第二个是载人飞船上去,在轨道上和前面的飞船对接到位,对接以后,有人的飞船进入无人的飞船里。

  主持人尹俊:给建空间站做准备。

  朱毅麟:第二阶段的第三步发射一个空间实验室。这就比较大,送上天的时候是不坐人的,里面有一些生活设施、试验设备、试验材料。经过地面检查之后,认为实验室里的环境、气温和压力比较正常,而且各个系统能够工作,这时人乘坐飞船上去,和空间实验室对接,人再进入空间实验室。空间实验室应该是“短期有人照料,长期自主运行”的这样一个实验室,可能人上去呆的时间是半个月,进行一个活动,人就回来。中间如果没有人,空间实验室像卫星一样在轨道上进行一些科学活动。

  主持人尹俊:那到了第三阶段会是什么样?

  朱毅麟:到了第三阶段,就准备建立一个真正的空间站,就是大型空间站,具有20吨重或者是更大,里边可以坐三个人,可以在里边进行时间比较长的工作,因为空间比较大、时间比较长,三个宇航员可以在里边进行一个月、两个月甚至更长时间的活动,以后可以定期更换。

  主持人尹俊:也就是美国和俄罗斯现在的水平?

  朱毅麟:相当于俄罗斯在80年代发射的和平号,和平号在21世纪初就运用了,现在进行的是国际空间站,国际空间站规模很大,我们第三步空间站是不是像它这样现在还没定,因为它现在有好几个国家,包括俄罗斯、欧空局、美国等多个国家运营,有很长很长的,大概100多米的航架。这样的大规模是空前的。我们基本上也是仿照,但是不是做航架式的,还没定,现在要搞大一些。

  主持人尹俊:国际空间站现在在国际方面还是够领先的,很多国家都联合起来。

  朱毅麟:迄今为止是世界规模最大的,也是技术最先进的,而且是十几个国家联合进行的大规模的空间站。

  主持人尹俊:还是把话题放回到中国,接着聊“神七”。先前有这样的消息,我国的神州七号载人飞船发射时间可能是今年的10月份,后面又调整为9月25日择机发射。我想请朱老师介绍一下载人航天发射为什么具体的时间不能完全确定?是不是也有一个叫窗口期的问题?另外,10月份酒泉当地发射的气候会不会有影响?

  朱毅麟:首先要说一下酒泉载人发射基地。一般载人航天也好,尤其是其它的卫星飞船航天发射塔,都有一个要求,要求要有空旷的地方。另外,要求天气比较干燥。此外,要求人少、交通要方便。选择酒泉这个地方,因为内蒙古这个地带整个比较开阔。另外,那里原来就是我们一个主要的发射基地,有好多设施,一些测试、交通都有要求,已经开发得比较好。

  为什么选择在9月底呢?因为一般来说在酒泉那个地方,这个时间段的天气是比较好的,云也不多,雷电也比较少,而且温度比较适合,不是最冷,也不是最热。比如7、8月份,天就很热,并不好。到了11月份以后,天就太冷了,容易结冰什么的。择机发射,主要要看天气情况,选择一个天气最好的,没有大风,没有雨,云也很少,也没有雷电,关键怕雷电,因为云往往伴有雷电,要看天气预报,除了全国中央气象局的天气预报之外,当地还有一个天气预报,监测周围气量的情况。主要是看当时的天气情况。

  从一天来说,从零点到午夜24点,到底选择哪个时间也有讲究。一天里面天气可能有变化,比如早晨天气很好,是不是下午云多了,或者到傍晚有雨了也不行,有一个时间的选择。

  主持人尹俊:一天当中上午发射还是下午发射都定不下来,基本上只能说看天气情况。

  朱毅麟:有很多条件。一般不希望中午发射。为什么傍晚或者早晨发射呢?有一个好处,地面还没有太阳的时候,地面还比较暗,但是飞船被光线照射以后,地面光学设施可以观测得到。傍晚也是这样,傍晚太阳快落山了,地面已经看不到太阳,高空还有太阳,便于观测。

  现在来看,如果不是一天的话,多天的话,就没有关系。所谓的发射窗口,除了气象条件以外,还包括飞船本身上天以后太阳是不是能马上照射上,地面跟踪站是不是能收到它的信息,有很多技术上的约束。

 

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    主持人尹俊:由于技术的问题,所以才有择机发射这么一个说法。

  咱们接着聊酒泉卫星发射基地,选址也是有科学的原因,而且它也是发射了很多次。

  朱毅麟:酒泉卫星发射基地是我国最早发射火箭、导弹的基地,在1958年就开始建造,就在内蒙这一带。

  酒泉是一个比较大的城市。酒泉发射过很多卫星,最早建成,规模比较完善,包括测试的人员、发射的人员都经过比较长时间的训练,有经验,另外他们知识比较丰富,那里设备也比较好。但是载人航天还需要另外设置一些设备,设一个高的长架,让飞船火箭直接进去,直接安装。另外,要建立一个航天员的生活区,因为航天员在那里除了生活之外还要进行发射前的训练、准备工作,进行医保的检查,那里的条件比较好。

  主持人尹俊:因为酒泉更先进,所以选择酒泉。

  咱们这次发神七,神七和神六的发射有什么不一样的地方?

  朱毅麟:从任务上来说,有很大的不同,要保证航天员出舱活动,进行太空行走,然后安全返回地面。为了实现这样的目标,主要解决两大关键技术。第一大关键技术飞船要进行改造,当然有很多小的改造,不是大的最主要的改造。现在飞船轨道舱靠边上专门建立一个小的房间做气闸舱。什么叫气闸舱呢?那个气闸舱是一个小的房间,有两道门。一道门是对着外面空间开启的。另外一道门是轨道舱里通的,要有两扇门。这个舱自己是单独封闭的。为什么要设计这样一个舱呢?因为航天员出舱之前,他先把内舱门打开,航天员进入气闸舱,然后穿上航天服,航天服不是1个大气压,是0.3个大气压,压力比较小一些,因为吸氧排氮,人在座舱里是一个大气压,这一个大气压是氧氮混合,和地面的气体是一样的,30%的氧气,70%的氮气。进入了气闸舱以后穿上航天服以后,航天服里充氧气,不可能充混合气体,否则气压太大,只有0.29个大气压。这样人有一个适应的过程,排氮吸氧、排氮吸氧,适合整个身体循环系统。穿上航天服时,内门就要关闭,这时穿好航天服以后打开外门,一打开外门以后,整个气闸舱和外面通了,里面就没有气体了,就真空了,这时内门要关闭,则整个里面座舱就往外跑,然后出去,出去再打开,门关上。回来时也是这样,先打开外门,进来,然后把外门关闭,然后把航天服脱掉以后,再打开内门,再进入。有一个过渡的舱,没有这个过渡舱,一打开门,座舱的气体全跑掉了,里面也变成真空状态下了,如果你不穿航天服的话,就会窒息。

  主持人尹俊:其实在宇航员发射上天之后,飞船里是没有空气的,空气都在他的航天服里?

  朱毅麟:不是,整个飞船座舱里是有空气的,是一个大气体。从返回舱到座舱都是有空气的,有航天员在里边的时候,必须保证里面有空气。而且它有一套叫做环境控制生命保障系统,环境控制生命保障系统就像我们这个房间的中央空调一样,保证有氧气,保证温度要调节,保证湿度,而且保证呼出来的二氧化碳要排除掉,因为你时间长了,二氧化碳的浓度就增加,二氧化碳排出充氧气,这一套在飞船也好,航天飞机也好,空间站也好,凡是有人住的地方都有这套东西。如果你把外门都打开了,空气全跑掉了,那就来不及补充,就不行。所以,这是神七飞船的一个最主要的地方。当然它还有一些其它小的改进,让人坐在里面更舒服一些,有一些操作更简单一些,人的食品花样多一些,可能有其它技术上的修正。大的改动就是这样。

  第二个最为关键的就是人出舱,要穿一套出舱航天服。因为人到了外面空间以后,外面肯定有大气压力,如果没有大气压力,人在真空中,人体力有一个大气压,所以里面气体就跑出来了,人熔化在血液里的氧气都会跑出来,就会顶在人的皮肤或者是毛细血管,就会堵住,就会缺氧,这是真空病,不行的,一定要有一点气压。第二,真空里没有氧气,人必须要呼一些氧气。第三,外面温度变化很激烈,如果没有太阳照,外面的真空是零下200多度、100多度,是人受不了的。如果太阳一照射,温度很快就升高,因为不像地面空气调节温度,空气起对流作用,把温度调节得不会变化太大。所以,人必须要穿一种特定的服装,叫做舱外航天服。

  主持人尹俊:也是起一个保护作用。

  朱毅麟:和舱内航天服还不一样,要求还要更高。一是要供给他氧气,防辐射,要有一定的压力,所以一定要把人整个保护起来,人坐在一个航天服里的一个小的环境里,这个航天服有十几层,构造是很复杂,可以说是世界上最复杂的一个服装。里面有贴身网状的细管,里面流动一些水的液体,主要是吸收人发出的热量,把热量排走。第二层,要供给人呼吸的氧气,因为氧气不能从外面来,只能从服装里来,和头盔是连在一起的,这一层是供氧气。氧气层外面要有限制层,因为不能让气体膨胀,0.3个大气压,对真空来讲压力还是很大,衣服膨胀起来,人就活动不方便,所以要有一个限制层,有一定的厚度。再外面好几层就是防护外面的辐射,像流星、空间碎片、太阳辐射,一共十几层。这样一套服装总的下来要100多公斤重,在地面100多公斤重,但是在天上就没有重量了,但是穿在身上还是挺复杂的,操作也很不方便。另外,戴上头盔,手上都全部整个包起来。这套服装在美国人是要卖1200万美元,现在咱们自己也在设计,因为太复杂了,牵扯很多新的技术,包括一些材料,包括控制一些东西。

  网友:从两个人变成三个人升空,同时还要进行太空漫步,对生命的保障系统或者是应急的返回系统,应该是要有更高的要求,这方面朱老师介绍一下。

  朱毅麟:太空漫步就是出舱活动,相对比在飞船里边难度高一些,因为出去以后,整个航天服要密闭得很好,而且插一个管子和飞船是通着的,因为氧气要通过一根管子通过来。另外还有一根电线,要跟飞船里通话。另外最重要是航天服不能受到摩擦、磨损,有很多关节,手上的关节,都得密封好,不能有一点泄漏,有一点泄漏气就跑掉,所以操作起来有一定的危险性,比坐在舱里要危险一些。

  另外,如果飞船座舱内本身出现毛病,某个宇航员突然生病了,不能坚持工作了,或者飞船里某一套系统突然坏了,不能继续工作了,那就要紧急返回。当然最好能够按照预定的要求,能够返回到主着陆场,实在不行,马上就离开。

  主持人尹俊:还是可以实现的。

  朱毅麟:因为在轨道每秒不到8公里,7.8公里,马上就减速,就脱离轨道,往下走就冲到大气层,不一定掉到我们国家,也许掉到海上,也许掉到其它地方,到时位置可以计算出来。人的生命是最重要的,这是没有问题的,国际上有一个条例叫航天员援救条例,世界上好多国家都签字了,做了承诺,只要航天员从天上回来会有这个义务帮助援救、帮助发射国家来援救航天员。没问题。

  主持人尹俊:所以我们也应该放心。

  朱毅麟:放心,没问题。当然如果不是时间很紧急,可以再拖一个小时、半个小时,可以到中国某个区域的上空,比如在印度洋上空刹车,这样回来就到国内了。这样就方便一些,应该说没问题。

  主持人尹俊:其实网友最担心的还是航天员的安全。

  网友:从目前这些预案中看,在哪些情况下宇航员可以有希望顺利逃生呢?

  主持人尹俊:如果他遇到一些危险或者是特殊情况发生?

  朱毅麟:一般危险的阶段就是发射阶段,因为发射阶段有一个运载火箭,一个是产生振动、噪音都很大。另外,发动机本身产生很大的推力,万一发动机有些问题,飞行器就要掉下来,这时怎么办?就紧急脱离,有一个逃逸系统,有几个要火箭,装在飞船前面,运载火箭本身是有一套很可靠的装置,叫故障检测装置,随时监测发动机的压力、温度,是不是有异常情况。如果发现有异常情况,不能再继续工作了,就马上发射指令,让前面那个逃逸系统点火,让发动机带着飞船脱开。脱开以后,离开可能发生危险的火箭,有一定距离以后,就抛掉逃逸系统,飞船自己就打开降落伞。一旦进入轨道以后,就在轨道上运行,一般没有太大问题,最多是在飞船里面有些毛病,或者航天员本身不适合。

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    主持人尹俊:由于技术的问题,所以才有择机发射这么一个说法。

  咱们接着聊酒泉卫星发射基地,选址也是有科学的原因,而且它也是发射了很多次。

  朱毅麟:酒泉卫星发射基地是我国最早发射火箭、导弹的基地,在1958年就开始建造,就在内蒙这一带。

  酒泉是一个比较大的城市。酒泉发射过很多卫星,最早建成,规模比较完善,包括测试的人员、发射的人员都经过比较长时间的训练,有经验,另外他们知识比较丰富,那里设备也比较好。但是载人航天还需要另外设置一些设备,设一个高的长架,让飞船火箭直接进去,直接安装。另外,要建立一个航天员的生活区,因为航天员在那里除了生活之外还要进行发射前的训练、准备工作,进行医保的检查,那里的条件比较好。

  主持人尹俊:因为酒泉更先进,所以选择酒泉。

  咱们这次发神七,神七和神六的发射有什么不一样的地方?

  朱毅麟:从任务上来说,有很大的不同,要保证航天员出舱活动,进行太空行走,然后安全返回地面。为了实现这样的目标,主要解决两大关键技术。第一大关键技术飞船要进行改造,当然有很多小的改造,不是大的最主要的改造。现在飞船轨道舱靠边上专门建立一个小的房间做气闸舱。什么叫气闸舱呢?那个气闸舱是一个小的房间,有两道门。一道门是对着外面空间开启的。另外一道门是轨道舱里通的,要有两扇门。这个舱自己是单独封闭的。为什么要设计这样一个舱呢?因为航天员出舱之前,他先把内舱门打开,航天员进入气闸舱,然后穿上航天服,航天服不是1个大气压,是0.3个大气压,压力比较小一些,因为吸氧排氮,人在座舱里是一个大气压,这一个大气压是氧氮混合,和地面的气体是一样的,30%的氧气,70%的氮气。进入了气闸舱以后穿上航天服以后,航天服里充氧气,不可能充混合气体,否则气压太大,只有0.29个大气压。这样人有一个适应的过程,排氮吸氧、排氮吸氧,适合整个身体循环系统。穿上航天服时,内门就要关闭,这时穿好航天服以后打开外门,一打开外门以后,整个气闸舱和外面通了,里面就没有气体了,就真空了,这时内门要关闭,则整个里面座舱就往外跑,然后出去,出去再打开,门关上。回来时也是这样,先打开外门,进来,然后把外门关闭,然后把航天服脱掉以后,再打开内门,再进入。有一个过渡的舱,没有这个过渡舱,一打开门,座舱的气体全跑掉了,里面也变成真空状态下了,如果你不穿航天服的话,就会窒息。

  主持人尹俊:其实在宇航员发射上天之后,飞船里是没有空气的,空气都在他的航天服里?

  朱毅麟:不是,整个飞船座舱里是有空气的,是一个大气体。从返回舱到座舱都是有空气的,有航天员在里边的时候,必须保证里面有空气。而且它有一套叫做环境控制生命保障系统,环境控制生命保障系统就像我们这个房间的中央空调一样,保证有氧气,保证温度要调节,保证湿度,而且保证呼出来的二氧化碳要排除掉,因为你时间长了,二氧化碳的浓度就增加,二氧化碳排出充氧气,这一套在飞船也好,航天飞机也好,空间站也好,凡是有人住的地方都有这套东西。如果你把外门都打开了,空气全跑掉了,那就来不及补充,就不行。所以,这是神七飞船的一个最主要的地方。当然它还有一些其它小的改进,让人坐在里面更舒服一些,有一些操作更简单一些,人的食品花样多一些,可能有其它技术上的修正。大的改动就是这样。

  第二个最为关键的就是人出舱,要穿一套出舱航天服。因为人到了外面空间以后,外面肯定有大气压力,如果没有大气压力,人在真空中,人体力有一个大气压,所以里面气体就跑出来了,人熔化在血液里的氧气都会跑出来,就会顶在人的皮肤或者是毛细血管,就会堵住,就会缺氧,这是真空病,不行的,一定要有一点气压。第二,真空里没有氧气,人必须要呼一些氧气。第三,外面温度变化很激烈,如果没有太阳照,外面的真空是零下200多度、100多度,是人受不了的。如果太阳一照射,温度很快就升高,因为不像地面空气调节温度,空气起对流作用,把温度调节得不会变化太大。所以,人必须要穿一种特定的服装,叫做舱外航天服。

  主持人尹俊:也是起一个保护作用。

  朱毅麟:和舱内航天服还不一样,要求还要更高。一是要供给他氧气,防辐射,要有一定的压力,所以一定要把人整个保护起来,人坐在一个航天服里的一个小的环境里,这个航天服有十几层,构造是很复杂,可以说是世界上最复杂的一个服装。里面有贴身网状的细管,里面流动一些水的液体,主要是吸收人发出的热量,把热量排走。第二层,要供给人呼吸的氧气,因为氧气不能从外面来,只能从服装里来,和头盔是连在一起的,这一层是供氧气。氧气层外面要有限制层,因为不能让气体膨胀,0.3个大气压,对真空来讲压力还是很大,衣服膨胀起来,人就活动不方便,所以要有一个限制层,有一定的厚度。再外面好几层就是防护外面的辐射,像流星、空间碎片、太阳辐射,一共十几层。这样一套服装总的下来要100多公斤重,在地面100多公斤重,但是在天上就没有重量了,但是穿在身上还是挺复杂的,操作也很不方便。另外,戴上头盔,手上都全部整个包起来。这套服装在美国人是要卖1200万美元,现在咱们自己也在设计,因为太复杂了,牵扯很多新的技术,包括一些材料,包括控制一些东西。

  网友:从两个人变成三个人升空,同时还要进行太空漫步,对生命的保障系统或者是应急的返回系统,应该是要有更高的要求,这方面朱老师介绍一下。

  朱毅麟:太空漫步就是出舱活动,相对比在飞船里边难度高一些,因为出去以后,整个航天服要密闭得很好,而且插一个管子和飞船是通着的,因为氧气要通过一根管子通过来。另外还有一根电线,要跟飞船里通话。另外最重要是航天服不能受到摩擦、磨损,有很多关节,手上的关节,都得密封好,不能有一点泄漏,有一点泄漏气就跑掉,所以操作起来有一定的危险性,比坐在舱里要危险一些。

  另外,如果飞船座舱内本身出现毛病,某个宇航员突然生病了,不能坚持工作了,或者飞船里某一套系统突然坏了,不能继续工作了,那就要紧急返回。当然最好能够按照预定的要求,能够返回到主着陆场,实在不行,马上就离开。

  主持人尹俊:还是可以实现的。

  朱毅麟:因为在轨道每秒不到8公里,7.8公里,马上就减速,就脱离轨道,往下走就冲到大气层,不一定掉到我们国家,也许掉到海上,也许掉到其它地方,到时位置可以计算出来。人的生命是最重要的,这是没有问题的,国际上有一个条例叫航天员援救条例,世界上好多国家都签字了,做了承诺,只要航天员从天上回来会有这个义务帮助援救、帮助发射国家来援救航天员。没问题。

  主持人尹俊:所以我们也应该放心。

  朱毅麟:放心,没问题。当然如果不是时间很紧急,可以再拖一个小时、半个小时,可以到中国某个区域的上空,比如在印度洋上空刹车,这样回来就到国内了。这样就方便一些,应该说没问题。

  主持人尹俊:其实网友最担心的还是航天员的安全。

  网友:从目前这些预案中看,在哪些情况下宇航员可以有希望顺利逃生呢?

  主持人尹俊:如果他遇到一些危险或者是特殊情况发生?

  朱毅麟:一般危险的阶段就是发射阶段,因为发射阶段有一个运载火箭,一个是产生振动、噪音都很大。另外,发动机本身产生很大的推力,万一发动机有些问题,飞行器就要掉下来,这时怎么办?就紧急脱离,有一个逃逸系统,有几个要火箭,装在飞船前面,运载火箭本身是有一套很可靠的装置,叫故障检测装置,随时监测发动机的压力、温度,是不是有异常情况。如果发现有异常情况,不能再继续工作了,就马上发射指令,让前面那个逃逸系统点火,让发动机带着飞船脱开。脱开以后,离开可能发生危险的火箭,有一定距离以后,就抛掉逃逸系统,飞船自己就打开降落伞。一旦进入轨道以后,就在轨道上运行,一般没有太大问题,最多是在飞船里面有些毛病,或者航天员本身不适合。

 

 

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