探秘宇航员在飞船里的“小家”

http://www.sina.com.cn 2003年10月17日00:59 北京娱乐信报

　　编者按：昨日，载着我国第一位登上太空的航天员的飞船顺利返回，中国首次载人飞船试验取得成功，受到世界瞩目。其中许多细节更是让人好奇，本版特选摘部分内容给予精彩解答。　　　　

　　座舱仪表系统：航天员带上太空“小保姆”　　

　　航天员座舱里的仪表系统是飞船设计师为航天员准备的“小保姆”，她无微不至地为航天员提供各种服务。她通过3个显示屏和6块机电仪表以及各种按钮，及时向航天员报告舱里、舱外的多种信息，协助航天员下达手动的各种指令。可以说，整个飞行期间，除了与地面指挥中心通话联系外，其他的信息全要靠“小保姆”来提供。比如，飞船的飞行姿态、速度、飞行时间、飞行圈数、船上各系统工作的状态、航天员自己的身体状况、舱里的温度、湿度等等。“小保姆”还会及时通知航天员近期的工作计划和日程安排，甚至连航天员的日常起居她也管。航天员对“小保姆”的话是言听计从，“小保姆”说：“到达祖国上空了，快与地面通话、发信息！”“该进行科学实验了，别忘了存储数据！”航天员绝不敢怠慢。“小保姆”让他们起床、吃饭、午休、锻炼、睡觉，他们也绝对服从。　　

　　“小保姆”对航天员也确实体贴入微，服务周到。比如，航天员想了解有关地理方面的情况，只要按下“地图”按键，显示屏上就会出现一幅世界地图，并标出了相对地球而言飞船当前的位置以及飞行的轨迹。想看地图的哪一部分，显示屏可以把此区域的地图放大，高分辨率和高清晰度的画面，可以清楚地了解地面上山川、水域和大城市的信息。航天员如果想知道飞船内环境的情况，按一下“环控”按键，舱内压力、二氧化碳含量、温度、湿度、噪声水平、辐射剂量、氧气储量、饮用水储量等各种参数就会跃然屏上。　　

　　万一哪个数据不符合标准，“小保姆”还会用语音报警，告诉航天员哪里发生了险情。　　

　　有了“小保姆”，航天员处理日常性事务的负担大大减轻；依靠“小保姆”，航天员得以集中精力处理大事，由操作手升格为管理者或决策人。　　

　　舱内设备：以“罗锅子”高度为设计标准　　

　　飞船在太空飞行时，由于失重，航天员的脊椎和四肢自然弯曲，体姿介于坐姿和站立之间，说白了有点像“罗锅”。为方便航天员的生活和工作，飞船上所有的抽屉、柜子、扶手、操作台的设计，以及座椅与仪表台、控制台的距离，都不能按地面上人的坐姿和站姿的高度来计算，而要以“罗锅”的姿势高度作依据。　　

　　航天员的座椅看起来像是专为罗锅做的躺椅，后背靠着的地方向下凹，专业术语叫“椅盆”，大概总长度不到1.3米，航天员的腿脚蜷曲着放在踏板上。座椅下面安有缓冲器，座椅上面还放着一块缓冲减振垫，是为减少飞行中的振动和冲击过载而设计的。垫子是专人专用，每个航天员都有量体定做的缓冲减振垫。发射前，一旦确定了上天的航天员，就要把他的缓冲减振垫嵌入返回舱座椅的椅盆内。航天员躺进座椅后，两条肩带和两条裆带通过快卸锁连接起来，把航天员的躯干固定在座椅内，两条腿带把航天员的双腿固定。带子用高强度阻燃锦丝制成，长短可以调节。特制的座椅能帮助航天员安全度过发射段、再入段和着陆段的过载冲击。　　　　

　　布置小家不容易：所有“家具”圆滑设计　　

　　“神舟5号”载人飞船上，设计师们把为航天员精心准备的300多公斤的物品分别放置在飞船返回舱和轨道舱两个舱段中。要在这仅仅6立方米的太空之家里住进一位航天员、摆放一张卧铺座椅、安装许多仪器和操作平台，还要放进300多公斤的物品，真是不容易。于是设计师在飞船“墙壁”上安装了许多小柜子，它们比飞机上洗手间里的小柜子要小得多。　　

　　医疗监测设备的主机安装在返回舱座椅背后，生理信号测试盒和心电信号磁记录器安放在座椅右侧的软包装袋中，医监设备的备件放置在返回舱数据备件柜内。返回舱里有放衣服用的小柜，存放航天服及个人装备。飞船上配备了3天的航天食品、储备食品及饮水包。首餐食品、第三天食品包和储备食品及饮水包放置在返回舱内，第一天食品包和第二天食品包放置于轨道舱内，并提供了餐具、复水设备、食品加热器和废物收集箱等。航天员个人清洁卫生和疾病防治的医保用品，放置于轨道舱的医保用品小柜中，有梳妆清洁用品、浴巾、脸巾、手巾、呕吐物收集袋包、湿性物收集袋包和航天药箱等。　　

　　为航天员准备的救生物品一应俱全，有远距离呼救电台、GPS定位仪、信号枪、闪光标位器、太阳反光镜、光烟信号管和海水染色剂；有急救药包、蛇伤自救盒、蚊虫驱避剂；有救生口粮、救生饮水、指北针、抗风火柴、防尘太阳镜、引火物；还有救生船、渔具、驱鲨鱼剂、抗浸防寒飘浮装备、救生手册等。飞船上为每个航天员配置了救生手枪和生存刀。这些东西装在救生包和救生船包里，两包上下叠放固定于返回舱两座椅之间的地板上，在着陆或溅落发生意外时使用。　　

　　飞船上给每个航天员配备了工作盒和摄像机。每位航天员都要有一套航行日记、航行参数表、故障检测维修表、工作程序表、航行地图、电筒和书写笔等物品，它们复合成一体化多功能件，放置在工作盒内，盒子在返回舱数据备件柜中。另外，一台135半自动照相机及长焦距镜头和5卷胶卷也一并镶嵌在工作盒内。一台便携式摄像机放在轨道舱的专用柜中，航天员可用它拍摄航天员的生活和工作情况或舱外景况。　　

　　返回舱里还准备了一个特殊的冷储箱，轨道飞行时，航天员每天起床后，要用收集袋收集尿液200毫升，密封后放进冷储箱内带回地面，航天员的胡须和唾液，也要收集放入冷储箱中。　　

　　你到航天员的小家去瞧一瞧，还会发现几个“保姆密”——所有的“家具”都是圆滑设计、没有直棱直角的流线型；所有安装的电源插座，都是智能型的，能防止插错，；所有家里使用的电子元器件，都是经过严格筛选的极品，不会爆炸和产生毒气，危害航天员；所有飞船上的按钮和开关，个头都做得比地面上的大，之间的间隙也很大，免得航天员戴着手套触摸不方便，按钮的表面也故意制作得不太光滑，不同功能的按钮一般相距较远，防止出现误操作，一些重要的按钮、开关还设置了安全锁，按钮全都安放在不用改变体姿手臂就能够到的地方。座椅扶手处还放置了一根“指挥棒”，如果手臂够不到，用小棒一捅，就可以控制开关。　　

　　餐厅在轨道舱里，实际上就是工作台上放个餐盘。为了不让失重的食品和餐具飘起来，餐盘上压制出与各种食品包装外形相同的凹槽，凹槽里贴上毛布，利用毛布的摩擦力固定食品罐头。餐盘背面镶嵌有磁性材料，用于固定餐具。餐盘两端装有缝着尼龙搭扣的绷带，航天员可以将餐盘固定在大腿上，坐着或蹲着就餐。餐厅里的残渣收集器采用高转速风机抽吸座舱空气，会将飘浮的食品残渣吸入专用口袋中。　　

　　在轨道飞行中，航天员大小便可以用轨道舱里的厕所“方便”。厕所配备了小型坐便器和喇叭口状的小便器，大小便经高压风机抽吸，粪便脱水进入大便收集器内，尿进入尿液储箱，经过除臭处理后，大便袋由航天员取出，将其密封后投入废物收集筒。如果厕所坏了，小家里还预备了一个像鸭梨形状的容器，可以进行应急小便收集。　　

　　飞船穿着冷热双功能空调服　　

　　“神舟”飞船热控所采用的手段主要有热控涂层、多层隔热材料、泡沫塑料、热管、导热填料等。　　

　　涂层，主要通过改变物体表面的热辐射性质，调整其吸收和辐射能量的比例，这样在不考虑传导和对流换热的情况下，通过使用不同的表面涂层可以得到不同的热平衡效果。　　

　　多层隔热材料，在真空条件下具有良好的隔热性能，而且其本身的质量很轻，因此成为航天器最常用的热控手段之一。日照和地球阴影，对飞船的温度将产生很大的波动，采用多层隔热材料，不仅能减少飞船向空间的漏热，而且可以较好地避免舱内温度由于外热流的影响而产生波动。在密封舱内使用泡沫塑料也可以起到良好的隔热作用，其效果与多层隔热材料相当，甚至更好，而且泡沫塑料的质量较轻，并易于粘贴。在飞船的返回舱和轨道舱内使用了不同厚度的泡沫塑料。热管是一种高效的传热器件，它靠管内物质蒸发和凝结的过程进行相变传热，热阻很小。返回舱内表面胶接8圈共30根热管，以减小返回舱侧壁的温差。　　

　　飞船轨道舱外表面大部分包覆多层隔热材料，外面再包覆一层防原子氧复合膜。一些仪器相对应的安装部位蒙皮表面留有散热面，在散热蒙皮的内、外表面还要喷涂热控涂层。轨道舱内表面大部分粘贴了10毫米厚的泡沫塑料，在泡沫塑料上再粘贴一层阻燃膜。　　

　　返回舱内的仪器发热量较大，而且考虑到逃逸救生和返回时的要求，外表面不能包覆多层隔热材料，这对于热控设计来说有着不利的影响。返回舱返回时，迎风面受热大，其他地方受热稍小，因此，返回舱外部的防热涂层是不一样的。比如，侧壁外表面有的喷涂有机涂层，在天线附近表面喷涂导电涂层，在分离摆杆处则包覆多层隔热材料。舱内电子仪器设备的表面还进行了黑色阳极氧化处理或喷涂高发射率热控涂层，免得仪器“发烧”使舱内增温。　　

　　采取了种种办法，航天员的太空卧室温度适宜，一般在17℃～25℃之间。　　

　　信报记者胡劲华整理自《放飞神舟：中国首次载人航天工程纪事》主编石磊(《中国航天报》总编辑、高级记者)、副主编周武(科普作家、《中国航天报》主任记者)