我們都知道,在載人太空飛行器中,為確保航天員在整個飛行過程中安全地工作和生活,必須在內部創造一個適宜的生存環境。
飛船返回艙內的大氣總壓和氧分壓是對人生命安全至關重要的兩個參數,這就需要環控生保分系統進行調控。所以,飛船返回艙失壓是一種十分嚴重的故障狀態,會直接威脅到航天員的生命安全。
為此,飛船內專為航天員配備了一種特殊的個人防護裝置——
艙內航天服。
作為有效保護航天員的措施之一,艙內航天服與環控生保分系統的供氣調壓、航天服循環等子系統配套,就構成了飛船返回艙壓力和大氣控制的安全冗餘,以防在飛行過程中一旦發生返回艙失壓的緊急情況,艙內航天服便可為航天員提供有效的安全保障。
航天服循環子系統組成圖
我國航天員使用的艙內航天服,採用頭部與軀幹肢體連為一體的「軟式」服裝結構和開放式的通風供氧方式,由壓力服、航天頭盔、航天手套、壓力調節器、壓力表、應急供氧與通風管路、生理測試與通信電纜等組成。
壓力服是艙內航天服的主體,內層是氣密層,維持壓力工作狀態下的服裝氣密性;外層為限制層,承受服裝餘壓,並保持供氧加壓狀態時航天服的擬人形態。
艙內航天服
在飛船飛行過程中相對的事故高發段(通常包括飛船入軌前的發射段、飛船進入返回程序到返回艙著陸的返回段,以及飛船實施變軌和交會對接的飛行時段),航天員應該穿著艙內航天服坐在航天座椅上,系好束縛帶,連接好通風和應急供氧管路,實現與環控生保分系統的銜接;連接好生理測試和通信電纜,實現與艙載醫監設備的銜接;帶上航天手套、關閉面窗並完成航天服的氣密性檢查,系統會自動轉入應急工作模式。
在返回艙內身著艙內航天服的神舟十號航天員乘組
聶海勝(中)張曉光(左)王亞平(右)
在軌道飛行期間,航天員穿著的是艙內工作服。而一旦出現緊急情況,航天員應迅速換上艙內航天服,並完成一系列準備工作。
身著艙內工作服的神舟十號航天員乘組
聶海勝(中)王亞平(左)張曉光(右)
舉例來說,假設飛船出現洩漏,導致返回艙失壓,艙內壓力持續下降,並出現了艙壓下限報警,航天員必須儘快轉入飛船的壓力應急工況。
從艙壓報警起,航天員就要按照「壓力應急故障處理程序」要求,迅速穿上艙內航天服,進行必要的現場撤收和管理,進入返回艙。接著,關閉軌道艙與返回艙之間的氣密艙門,就坐於航天員座椅上,在艙壓下降到54千帕之前,完成上面的一整套準備工作。
當艙壓下降到54千帕時,應急供氧管路自動接通,以每分鐘21升的流量為航天員輸送純氧,並維持航天服內部約40千帕的工作壓力。氧氣從應急供氧管路進入服裝,主要部分被導向頭盔和航天員面部,保證航天員呼吸,多餘氧氣從胸前的壓力調節器排出,同時帶走航天員呼出的二氧化碳和服裝內的廢熱。
此過程可以維持6小時,這6個小時足以保證飛船擇機返回地面。
航天服與環控生保分系統協同實現的壓力應急功能,應在地面「壓力應急模擬試驗艙」進行反覆的試驗驗證,並完成1:1的真人試驗;壓力應急飛行處理程序應寫入航天員的飛行手冊;航天員應熟知該程序的內容和要求,在地面經過反覆訓練,並在壓力應急模擬試驗艙進行真實工況下的演練。
儘管這樣的設計、試驗和訓練是保障航天員安全的有效措施,但在中國載人航天的歷次任務中尚未出現這種狀況,神舟飛船完備的環控生保分系統使我國航天員在太空中能夠安心地在軌開展工作。
來源/中國載人航天 《巡天神舟——揭秘載人太空飛行器》