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空间站阶段首次出舱活动 “曙光”指挥全程给在轨航天员发布口令

“神舟十二号,我是曙光!”

对于我国在轨航天员来说,“曙光”意味着距离太空400公里高度下航天员系统岗位人员的全力支持。

在空间站阶段首次出舱活动中,“曙光”指引着他们行走太空的每一步。

2021年7月4日14时57分,经过约7小时的出舱活动,神舟十二号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。

在直播镜头里可以看到,“曙光”指挥全程给在轨航天员发布口令,在他身边,有一排穿着蓝色试验服的岗位人员,不断地相互交流。他们均属于出舱活动支持小组,为了这次出舱活动的顺利实施,付出了诸多心血。

“这个模式非常高效!”

针对空间站阶段出舱活动任务复杂难度大的特,2021年3月4日,载人航天办公室决定汇集航天员系统、空间站系统和测控系统的相关责任总师和岗位支持人员共20余人,组成出舱活动联合专班,航天员系统总设计师黄伟芬任专班组长。

专班完成了神舟十二号任务航天员出舱活动实施总体方案、出舱活动故障预案、正常情况下协同程序、应急处置协同程序和最低出舱条件放下准则等相关顶层设计方案,作为实施出舱活动依据。

同时,他们确定了出舱任务实施的新工作模式,成立出舱活动支持小组,成员由专班成员抽调组成,在出舱活动实施中给航天员提供支持,并提出决策意见。黄伟芬任小组组长,航天员系统一名教员担任出舱活动专项指挥,代号“曙光”,沿用的是航天员系统调度的代号。此外,空间站系统调度代号“天和”,测控系统调度代号“北京”。

当航天员准备执行出舱任务时,从核心舱进入节点舱并关上两舱之间的双向承压舱门开始直到出舱活动任务完成返回核心舱并关上两舱之间的双向承压舱门结束,这段过程由“曙光”指挥全程实施。

在新型组织指挥模式下,此次出舱任务呈现出跨系统、跨部门、舱内外配合,天地协同,在轨航天员“01”聂海胜、“02”刘伯明、“03”汤洪波和地面“曙光”“天和”“北京”六方联动的特点。

任务结束后,乘组航天员也对此次新型指挥模式给了大大的赞。刘伯明开玩笑地说:“本以为出舱过程中遇到问题,你们会层层请示上级并开会呢。没想到你们几个人2分钟内就给出意见。这个模式非常高效!”

舱外服能支撑7小时吗?“没问题!”

原计划6小时的出舱活动延迟了一个小时,当出舱活动进行到5小时后,大家开始担心,舱外航天服能不能保证7小时?

中国航天员科研训练中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师张万欣说:“没问题。”

他们是有备而来。

为了实时监测舱外服消耗品余量,舱外服支持岗工作人员开发了一个消耗品预测分析软件,通过监测现有数据来预测后续工作时长。防止万一软件出现故障,他们还同步进行手动测算。经预测,执行出舱任务的两套服装均能保证8小时以上时长,而事实也验证了这一结论。

针对此次出舱活动,舱外服支持岗开展了详尽的准备工作。

为了确保航天员操作快捷无误,舱外服支持岗提前一天把所有物资和设备所处的位置、象限、产品编号等写成任务清单,上传给航天员。出舱前,岗位人员对舱外服和相关舱载设备进行了24小时测试,确保供氧、供电、供水、通信等功能正常。尤其服装气密检查是重点项目,其将直接影响任务成败甚至航天员的生命安全。

出舱活动当天,一套崭新的乳白色舱外服出现在地面航天员支持厅。岗位人员同步准备了电产品桌面联试现场、舱外服和舱载设备整体伴飞现场,以便在任务中万一服装出现问题,能及时进行天地同步排故。

舱外服岗位人员田长盛说:“新一代‘飞天’舱外服从立项到现在,走过了8年时间。经过了无数次测试和优化改进,这次任务中完美亮相并圆满完成任务,让我们研制团队深感兴奋和欣慰。在出舱活动整个过程中,我们也一点都不紧张,因为我们对自己的服装非常有信心。”

“编写出舱活动手册快要了半条命”

如果把出舱活动比作一部微电影的话,航天员系统总体岗相当于此次出舱活动的总编剧,担任整个出舱活动任务的总体设计和出舱活动手册的编制。

出舱活动操作手册是航天员在整个出舱过程中需要严格遵守的行动指南。一共有8册800来页,中心总体室主任设计师王在编写了其中的5册,700页左右。王在笑称:“编写这些手册快要了半条命。”由于时间紧,任务重,产品状态定得晚,他要跟各系统协调,核实状态,反复修改,牵一发则动全身,改到他都快崩溃了。这一年,他没日没夜地泡在办公室里,实在太困了就坐椅子上睡几个小时,两三天不回家是常态,最长一次连续5天没离开过办公室,头发熬白了好多根。

王在和出舱有着深厚的渊源。他曾参与编写神舟七号任务的出舱活动手册,作为志愿者以身试险参加了第一代“飞天”舱外服低压试验,作为试验指挥参加了新一代“飞天”舱外服低压试验。他对出舱流程再熟悉不过。

出舱当天,总体岗人员全程关注,记录航天员在轨工作完成情况和反馈信息,便于后续优化调整协同工作模式。王在说:“任务成功,欢欣鼓舞,倍感自豪!”

“完全按照设计预期,正中十环”

航天员从舱内的正常大气压环境走向舱外真空环境,需穿过节点舱进行过渡,将节点舱分三步逐步泄压到真空状态,才能打开舱门出舱;返回节点舱后,也要分三步逐步复压到常压状态,才可以脱掉舱外服。

节点舱内泄复压、出舱前后在舱内为航天服提供氧气供应、服装制冷等多项支持工作,主要由环控生保出舱保障子系统完成。

最难的工作是压力和氧浓度调控,由于在节点舱泄压阶段,舱外服要用氧气进行大流量冲洗,舱内氧浓度就会增加。既要防止氧浓度过高带来火灾风险,又要防止氧浓度过低影响航天员呼吸,氧浓度必须控制在0.4kPa内进行精密调控。但是舱容较小,压力变化大,要控制在一个这么精确的范围内,难度很大。

为此,岗位人员反复做实验,计算各种工况下的压力、氧浓度数值,制定曲线表研究规律并精确进行预调控。为完成好空间站首次出舱保障任务,环控生保技术组全员一轮轮推演程序、一遍遍故障模拟及对策验证,不放过任何疑点,利用地面组合体试验台就进行了4次全流程验证。

“通过预控,出舱当天氧分压完全按照设计预期,沿着规划路线只奔靶心,正中十环。”中心航天环控生保室主任卞强说。(占康 记者 付毅飞)

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