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    揭秘飞船降落伞:能覆盖三个篮球场 收拢后可塞进冰箱

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    发表于 2016-11-22 09:59:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
    揭秘飞船降落伞:能覆盖三个篮球场 收拢后可塞进冰箱 航天员安全回家,回收着陆是最后一棒,降落伞功不可没,它可以将进入大气层的飞船返回舱从高铁速度降到普通人慢跑的速度,让航天员“飘着”回家。截至目前,我国的航天器回收着陆系统已护送神舟飞船11次圆满返航、12名航天员安全回家。 7000多个零件组成的庞大降落伞 降落伞是飞船返回阶段的重要气动力减速装置,主要用于降低返回舱的速度,保证返回舱的稳降姿态,使航天员安全平稳降落。 当然,这样的降落伞和普通的降落伞大有不同,整个系统由7000多个零部件组成,是目前我国航天器回收降落伞中结构最庞大和最复杂的系统。其中,主伞是1200平方米的特大型降落伞,全部展开后能覆盖三个篮球场;主伞拉直长度超过70米,可横跨足球场。 考虑到航天员的舒适度,载人飞船降落伞不仅对可靠性要求极高,还对稳定性、下降速度等都有着严格的要求,降落伞的体积和重量方面也受到严格限制,因此,该降落伞系统的设计难度非常大。20多年来,飞船降落伞系统接受了多次改进,自神舟八号起,增加了伞衣保护布和牵顶伞,降落伞更加可靠。 如今,飞船降落伞已是目前国内面积最大、相对质量最轻,开伞程序控制、加工和包装工艺最难,开伞动压包络范围最大的降落伞。 11月18日,神舟十一号载人飞船返回舱在内蒙古主着陆场成功着陆。新华社记者 李刚 摄 图片来源:新华网 收拢后的降落伞可塞进一台冰箱 别看神舟飞船主伞是个庞然大物,体态却十分轻盈,重量不到100千克,收拢后装进伞包内的体积还不到200升,可以塞进普通的家用冰箱。不过,软软的降落伞可不是随意团起来放在返回舱里,而是整齐有序地叠在伞包中。这就涉及到了一项听起来简单,却有着很高技术含量的工作——包伞。 从200升的伞包到空中1200平方米的巨型降落伞,其展开过程也就几十秒,但这短短几十秒背后,是航天工作者包伞人员数天的包装、加工人员数月的缝制、设计人员数年的计算与试验。 按专业说法,包伞就是将降落伞的伞衣、伞绳和连接吊带等部件装进伞包内,使之保持一定的几何形状,并保证伞衣等部件在工作前不受气流吹袭和不与其他物体钩挂,在工作时则要保证按预定程序开包工作。 整个包伞流程有几十道工序,主要操作有:晾伞,用于释放材料内应力和清理多余物;叠伞衣,将伞衣按顺序整理;梳理伞绳,确保任意两根伞绳不出现交叉或缠绕;整理伞包;装填降落伞;封包;称重。每一步过程都影响着1200平方米的巨伞怎样装进200升的伞包。 梳理96根伞绳就像做超长拉面 生活中,我们一般都有过这样的经历:当我们想用耳机时,从包里拿出来的耳机线永远是乱作一团,花好长时间才能解开。两根耳机线缠在一起就如此难解,神舟飞船降落伞的96根伞绳又是如何梳理的呢?飞船降落伞伞绳长将近50米,工作人员将又长又多的伞绳理顺,当然有自己的“绝招”。 首先,伞绳采用特殊材料制成,表面光滑,本身就不容易打结。其次,工作人员会用一种叫梳绳夹的工具,将伞绳按照编号顺序依次排列进梳绳夹内,工作人员手持每12根一组的梳绳夹,从头理到尾,近50米的距离来回要走好几趟。这时,提起来的伞绳落在桌子上哗哗作响,感觉自己就像特级大厨在做一种超级长的“拉面”。梳理之后的伞绳就可以整齐有序地排列在伞包内,保证了伞绳拉出时不打结不缠绕。 11月18日,神舟十一号载人飞船返回舱在内蒙古主着陆场成功着陆。新华社记者 李刚 摄 图片来源:新华网 “大象”包伞机帮忙装伞 把伞衣装填进伞包时,需要三个人同时操作,一人为主,两人为辅。辅助的两名人员负责整理伞衣并送入伞包,主人员负责将伞衣叠放平整并初步压实。 伞衣折叠后和卷起来的棉被一样粗,装填进伞包既要均匀有序,又要充实饱满,不留空隙,这力度的控制全靠包伞人员的双手。压实伞衣时,用拳、用掌还是用手指,要根据伞衣在伞包中的位置灵活使用,不能蛮干,否则会损伤伞衣,一定要用那么一股巧劲儿。看似“信手拈来”,实则是多年包伞工作的经验积累。 只靠人的双手,很难将降落伞全部装填进伞包中,还需要用15吨的压力将伞衣、伞绳和连接吊带等部件压进伞包内。15吨大约是两头大象的体重。包伞时,工作人员也有一头“钢铁大象”——压力包伞机。包伞过程需人工与压力包伞机配合进行,底层伞衣用包伞机压实后,便可以继续手工装填。反复数次,降落伞便全部被装进伞包内。 伞包封包 瞬间时机要拿捏 伞衣伞绳全部装填进伞包后,需要将伞包的口封住,专业人员管这个叫“封包”。由于伞衣伞绳是在压力包伞机的巨大压力下塞进伞包内部的,当包伞机压力撤除,伞包内压实的伞衣伞绳也会随压力减小而膨胀。因此,封包就需要在压力解除但伞衣还未来得及膨胀的一瞬间进行。 两名操作人员同时抽紧封包绳,要求两人力量均等且同步,慢慢收紧封包绳。围成的绳环大小到达规定尺寸后,第三名操作人员系紧封包绳。整个封包过程维持十几分钟。封包结束,操作人员一般都会甩甩手,缓解一直紧绷的肌肉。“这强度不亚于我在健身房锻炼俩小时”, 一位工作人员说。 11月18日,在北京航天飞行控制中心,科技人员在工作。记者从空间实验室飞行任务总指挥部了解到,11月18日13时59分,神舟十一号飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆,执行飞行任务的航天员景海鹏、陈冬身体状态良好,天宫二号与神舟十一号载人飞行任务取得圆满成功。新华社记者 才扬 摄 图片来源:新华网 智能控制系统 护航安全着陆 经过与空气的“软”摩擦之后,飞船返回舱进入着陆缓冲环节,这最后一步可是硬碰硬的撞击。为了让飞船在“落脚”的一瞬依然保持航天员良好的乘坐体验,科研人员将着陆缓冲技术应用于神舟飞船返回舱的着陆缓冲系统,实现了返回舱“软着陆”。科技人员采用了γ光子测距技术,能够精确控制发动机点火高度,下降的返回舱再次“紧急刹车”,进一步将下降速度减小到安全速度。 回收着陆控制实现智能化 飞船回收过程一气呵成,全靠回收分系统的智能控制功能。回收分系统具有自动进行故障检测和判断并自动进行主、备降落伞切换的功能。由软硬件组成的回收控制装置,可以不用地面台站和航天员的干预,自主判断返回舱所处的返回状态,自动选择不同的程序,发出回收着陆指令。 回收程序一旦启动,就没有“可逆”的余地,为此,科研人员设计了正常返回、低空救生、中空救生等多种故障情况下的回收程序,适应飞船不同返回状态。 自神舟九号起,飞船回收着陆系统在程序脱伞模式的基础上增加了航天员手动脱伞模式,可以有效避免着陆场环境对飞船及航天员的威胁,提高航天员的生存安全性。 这是11月18日在北京航天飞行控制中心大屏幕拍摄的神舟十一号飞船返回舱内的画面。记者从空间实验室飞行任务总指挥部了解到,11月18日13时59分,神舟十一号飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆,执行飞行任务的航天员景海鹏、陈冬身体状态良好,天宫二号与神舟十一号载人飞行任务取得圆满成功。新华社记者 才扬 摄 图片来源:新华网 多层防护衣抗1500℃高温 从距离地球393公里的深空返回,对于神舟十一号飞船返回舱而言是一次从未经历过的极端挑战。当返回舱以第一宇宙速度(7.9千米/秒)进入大气层时,返回舱的外壁与空气剧烈摩擦,产生极大量的热,在距离地面60公里左右的稠密大气层区域,其表层温度可以达到1500℃,整个舱体变成一个炽热耀眼的火球,就像我们常见到的火流星一样。 为了让航天员和舱内设施经受得起这“冰火两重天”的挑战,科研人员为神舟十一号返回舱武装上了“多层防护衣”这一利器,防护衣的里层是厚厚的划分成网格状的防烧蚀材料,防护衣外表面再喷涂特殊设计的有机热控涂层,在大大提高外热流吸收能力的同时,还能有效降低红外辐射能力。 此外,在防护衣内部,技术人员还通过增加舱壁加热回路、优化风机管道布局、增加设备单独隔热层等措施,增添了新保险。通过多重保护,确保了返回舱温度始终维持在30℃以内这一适宜的温度。 北京晨报记者 韩娜
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