一旦完成太空行走和軌道艙對接的試驗，從技術(shù)角度而言中國就已經(jīng)具備了參與國際空間站合作的能力
人們將會關(guān)注9月25日21時10分。
這是中國載人航天火箭系統(tǒng)顧問組組長黃春平對媒體公布的神七發(fā)射的首選時間。如果不出意外，神舟七號將在這一時刻沖向太空。
飛船在改進，宇航員在增加，和神五、神六相比，神七的進步在哪里？它最大的看點是什么？它要完成什么任務(wù)才算成功？
太空上的“三居室”
與以往“神舟”系列相比，“神七”宇宙飛船的有效載荷將會有所增加，因為多了一個人。
本次“神七”將有3名航天員一起升上太空。太空飛船不是小公共，增加一名宇航員不是增加一個座位那么簡單。沒有充分準(zhǔn)備將會給宇航員造成危險。
1971年6月，蘇聯(lián)曾經(jīng)在聯(lián)盟11號太空船上多塞進一名航天員，只為在美國之前先達到3人登上太空的目標(biāo)。這種冒險導(dǎo)致返回階段，由于艙內(nèi)空間狹窄宇航員無法穿著艙內(nèi)宇航服。
飛船意外漏氣，無法用宇航服備用生命維護系統(tǒng)協(xié)助呼吸，3名蘇聯(lián)航天員由于急性缺氧和體液沸騰而身亡。由此可見多一名航天員絕非多一個座位這么簡單。必須增加一整套生命保障系統(tǒng)，才能保障航天員的安全。
除此以外，由于“神七”要進行出艙活動，還必須攜帶艙外航天服和7天太空生活所需的物品，所以上去的時候要攜帶300公斤的裝備物資。
因此神七太空船遠比神六寬敞，雖然使用的推進火箭仍為長征2F，但額外增加了推力以滿足任務(wù)的需要。
為出艙活動準(zhǔn)備的新戰(zhàn)衣
出艙活動是神舟七號太空船本次任務(wù)中最重要的。人們也稱之為“太空行走”。
北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院焦維新教授介紹說，太空行走任務(wù)是中國必須掌握的一門技術(shù)。早在30多年前蘇聯(lián)和美國已經(jīng)掌握了這項技術(shù)，而現(xiàn)今美俄在太空中的活動，空間行走更被視為是一個必不可少的日常勤務(wù)工作�！皣H空間站的活動中，幾乎每天太空人都要進行太空行走，勘察空間站外部情況，或者維修外部損壞。實際上中國的太空活動的最終目標(biāo)也是以建立太空常駐空間站為目的，因此必須具備太空行走的能力。”
空間行走所穿的宇航服與艙內(nèi)宇航服有天壤之別，艙內(nèi)已經(jīng)有了全套的生命維護系統(tǒng)，而且具有一個大氣壓力的艙內(nèi)壓力。艙內(nèi)宇航服的主要作用是在上升和返回階段，給宇航員提供額外的保護，例如具有抗荷功能，避免在上升或者返回階段宇航員由于地球引力的關(guān)系，產(chǎn)生較高人體荷載對身體造成損害。如果艙內(nèi)出現(xiàn)有毒氣體泄漏或者氧氣供應(yīng)不足，艙內(nèi)宇航服可以接入艙內(nèi)的備用呼吸管道，提供氧氣給宇航員，避免類似聯(lián)盟11號的悲劇。
空間行走宇航服則復(fù)雜得多，首先在宇宙空間中具有對人體可能產(chǎn)生傷害的宇宙射線，其次在空間中充斥著大量由宇宙飛行器零件、隕石殘骸等物體組成的空間碎片(或者稱為太空垃圾)，由于此類空間碎片運動速度較高，可以達到每秒鐘7 公里(相當(dāng)于軍用步槍子彈初速的10倍)以上，撞擊時相對速度可以達到10多公里每秒的速度。所以空間航天服的防護功能必須非常周全。避免有害的宇宙射線和微空間碎片傷害宇航員。
系根繩子的宇航服
由于人類在無氣壓條件下無法生存，所以宇航服內(nèi)必須充入一定的氧氣，人為制造氣壓保障航天員出艙后的生命安全。一般來說宇航服的壓力只有常規(guī)大氣壓力的30%～40%，因為如果充入1個大氣壓力的氧氣，宇航員會如同商場促銷的吹氣人偶那樣行動困難。
俄羅斯的艙外宇航服和美國的宇航服就有著不同的設(shè)計思路，俄式宇航服穿起來更臃腫，美式的穿起來更貼身，這就是沖入氣壓的不同，美式宇航服氣壓低，宇航員在氧氣稀薄狀態(tài)下工作，要更辛苦一些。
兩個國家宇航服的穿法也有不同，俄式服裝要打開衣服后面的小門鉆進去，而后封閉宇航服，美式則是先穿褲子，再背上帶生命維持系統(tǒng)背包的上衣，然后把衣服上下相連保持密閉。
兩種裝備各有優(yōu)劣，美俄兩國的宇航員曾經(jīng)一起在國際空間站進行過太空行走。當(dāng)時選用的是俄式艙外宇航服，因為這種宇航服簡單可靠，美國人可以輕松掌握，而沒有經(jīng)過專門訓(xùn)練的俄羅斯宇航員很難掌握復(fù)雜的美式宇航服。
可以確認的是，中國艙外宇航服是通過繩子連接宇航員和飛船，而且和俄式宇航服一樣是一體式設(shè)計，從后面鉆進去穿的。
宇宙空間中的溫差較大，如果在太陽照射下可達攝氏200度以上，而如果沒有陽光的情況下可能低至攝氏零下10 0度以下。因此宇航服必須有完整的空調(diào)系統(tǒng)。在高溫的時候宇航服內(nèi)會有裝有水循環(huán)的散熱設(shè)備和能人工制冷的設(shè)備保障宇航服內(nèi)的恒溫，而在寒冷的時候則會有電驅(qū)動的發(fā)熱絲為航天員加溫�？梢哉f宇航服內(nèi)裝有地球上最好的空調(diào)恒溫設(shè)備。
為了避免航天員呼出的濕潤空氣造成宇航服的玻璃罩霧凝，宇航服內(nèi)還得有相應(yīng)的除濕裝置和二氧化碳吸附裝置。
為了讓航天員能在太空中活動，宇航服還要有一個推進裝置。據(jù)焦維新教授介紹，神七飛船也許仍然會使用系帶來保障航天員的安全。畢竟是第一次出艙活動，而且時間較短。系帶不會影響航天員的動作，但是能夠提供額外的保護。
從設(shè)計指標(biāo)上來看宇航服的材料，本身技術(shù)含量非常高，例如現(xiàn)今常用于防彈衣制作的芳綸、PE等高分子材料雖然抗沖擊效果好，但是在宇宙空間中的溫度下會徹底失效。所以必須采用更高級的材料制作。
艙外宇航服也許是全世界最昂貴的衣服，美國艙外服價格是150萬美元，神七此次的艙外服的價值，相當(dāng)于1.6 億元人民幣。類似的，美國奮進號航天飛機上有一個價值2340萬美元的太空馬桶，探索太空是一項昂貴的事業(yè)。
空間碎片威脅下的神七
現(xiàn)今地球外層空間中，由于多年的太空探索活動產(chǎn)生了大量的空間碎片。
中國科學(xué)院空間中心研究員、空間碎片專家都亨教授說：“現(xiàn)今在外層空間中共有10多萬片直徑大于1厘米的空間碎片存在。這些碎片都能對在空間行走的航天員造成生命威脅。因為航天服只能防護直徑在1毫米左右的空間碎片撞擊。其中最危險的是直徑大于10厘米的大型碎片，這些碎片中有12000多片能夠?qū)τ钪骘w船乃至國際空間站造成重大的傷害�！�
國際空間站主要采取屏蔽加裝甲的兩層防護，首先在空間站外層加一層以鋁或者鈦金屬構(gòu)成的輕金屬屏蔽層，作用是在碎片撞擊的時候阻擋減弱其能量，雖然會被擊穿但是能產(chǎn)生一定的折射，令碎片改變撞擊角度，減小對內(nèi)壁的沖擊力。而內(nèi)壁的抗沖擊裝甲則可以進一步阻擋擊穿屏蔽層的碎片。有點類似于在伊拉克廣泛使用的格柵裝甲的原理。
當(dāng)然，航天員的航天服不會有這么強大的裝甲屏蔽，但是仍然有很多方法避免被空間碎片傷害。
總括來說無非是：躲、藏、擋。
首先地面觀察站會對較大的空間碎片進行跟蹤，并且預(yù)測其運動軌道。如果有碎片接近，則航天員必須馬上回到太空船內(nèi)。這是就是“躲”。
除了躲開碎片之外，航天員和太空船的相對位置也很重要。由于一般而言空間碎片的運動方向與地球轉(zhuǎn)動方向一致，因此航天員在出艙后可以躲在太空船的后面活動，這樣大部分碎片都被太空船擋住了。這有點類似于步兵伴隨坦克沖擊，以坦克為掩體避免被敵人火力殺傷。所以被稱為“藏”。
至于擋就是靠航天服本身的抗沖擊材料阻擋剩余的碎片。這是萬不得已的一種辦法。
在艙外呆得越久，被碎片殺傷的風(fēng)險越大，本次神舟七號的太空行走試驗預(yù)計時間不會太長。所以被碎片殺傷的風(fēng)險相對比較低。
出艙要防減壓癥
由于航天服內(nèi)的壓力只有正常氣壓的30%～40%，如果航天員驟然進入低壓狀態(tài)可能因為原來溶解于體液中的氮氣由于氣壓的變動迅速地變?yōu)闅馀荩鹚ㄈ{生命安全。這種癥狀不光出現(xiàn)于太空活動，人類在潛水中也會遇到類似的狀況——潛水員驟然從海底返回海面則會出現(xiàn)低壓狀況，造成同樣的栓塞。因此這種情況被稱為“潛水癥”。
而航天員的情況則和潛水員正好相反，是進入工作環(huán)境會出現(xiàn)低壓區(qū)。所以必須在出艙之前就做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。首先在出艙前幾小時必須呼吸純氧，這樣可以慢慢排掉身體內(nèi)多余的氮氣。其次在太空船中設(shè)有一個專門的氣閥艙，航天員在出艙前和返回后都必須經(jīng)歷“減壓”和“升壓”的過程，使壓力慢慢變化，這樣身體適應(yīng)了就不會出現(xiàn)潛水癥了。
由于出艙活動減壓升壓的需要，“神七”太空船上增加了氣閥艙這樣的設(shè)備。這在以前的神舟飛船上是沒有的。
帶一個衛(wèi)星出門
北京航天飛控中心的專家李劍曾經(jīng)在天文館接待航天愛好者時透露，出艙活動的宇航員將會釋放一個小型衛(wèi)星，可以拍攝艙外活動，做一些研究試驗工作。這一細節(jié)的透露使得英國人曾經(jīng)大吃一驚，認為中國既然有能力釋放和收回自己的衛(wèi)星，自然也有能力帶走或者摧毀別的國家的小型衛(wèi)星。
“從神舟五號到神舟八號將會是中國航天事業(yè)的一個階段性科研成就。在這個階段中，中國將會完成載人上天、空中行走、軌道艙試驗、空中對接等多個重要科研項目的試驗。這是為了將來建設(shè)自己的空間站做準(zhǔn)備。本次神舟七號完成了重要的太空行走任務(wù)，將來可以在空間站進行維修、裝卸、更換和回收航天器及航天器或者空間站的外部設(shè)備。是中國發(fā)展空間站必須掌握的一種技術(shù)�！苯咕S新教授說，“神舟八號可能進行空間對接試驗。當(dāng)神舟八號完成之后，中國就基本具備了建設(shè)空間站的能力�！�
有力量給空間站跑運輸
空間站與太空船的區(qū)別，就是房子和帳篷的區(qū)別。
一般太空船至多只能在太空活動一至兩周的時間。只能算作太空的過客，來去匆匆。很多需要較長時間進行的空間實驗都無法進行。而空間站則是一個相對固定的永久太空據(jù)點，人類可以在上面進行較長時間的科學(xué)試驗活動，并且可以作為探索更遙遠星體、空間的前進基地。所以中國必須掌握自己的空間站技術(shù)，才能在未來的太空活動中占有一席之地。
“等完成了這個階段的試驗之后，中國也可以考慮加入現(xiàn)今的國際空間站合作�，F(xiàn)今國際空間站系16國合作的產(chǎn)物，代表了當(dāng)今地球上最高的科學(xué)技術(shù)。美國和俄羅斯由于具備空間載人活動能力，所以是該項目的主導(dǎo)。其他合作國家，雖然不具備空間載人能力，但是卻在其他科學(xué)技術(shù)方面有所特長�！苯咕S新教授說。
加拿大的機械手設(shè)計制造科技較強，所有國際空間站的機械手都為加拿大所提供。這就是這個國家的一招鮮。
國際空間站計劃是1983年美國總統(tǒng)里根提出并于1993年設(shè)計完成的，那時中國的太空技術(shù)相對落后，所以未能參與其中。
“一旦本階段(太空行走和軌道艙對接)的試驗完成，中國就擁有了和美俄同等的向空間站輸送物資和運輸往返航天員的能力。那時從技術(shù)角度而言中國已經(jīng)具備了參與國際空間站合作的能力。”焦維新說。
另一位不愿意透露姓名的專家則表示，雖然中國必定將會發(fā)展自己的空間站技術(shù)，但是通過國際合作我們能夠獲得很多自己所沒有的航天技術(shù)，同時管理、制造、開發(fā)空間站的經(jīng)驗也是非常重要的。畢竟中國作為一個開放的大國，應(yīng)該積極承擔(dān)國際間科學(xué)發(fā)展的責(zé)任和義務(wù)，尤其在參與國際空間站建設(shè)的活動中應(yīng)該有所作為。 |