北京时间19日凌晨,神舟十一号飞船追上了天宫二号,和它紧紧连接在一起。早上,“天宫”的大门徐徐开启,航天员景海鹏、陈冬像游鱼般先后飘入。设置在天宫二号内部的镜头记录了这历史性的瞬间。
无论是“天宫”还是飞船,舱门绝不简单。记者从中国航天科技集团了解到,航天员在太空飞行期间要经历多次穿舱活动,都需要打开和关闭舱门。舱门是否密封良好,对维持舱内气体具有决定性作用。同时,精准快速检测舱门的密封性也至关重要。
舱体密封件可安全使用30年
从上世纪90年代开始,航天科技集团四院42所瞄准国家空间技术发展,开展了国家863课题“空间飞行器动静密封材料”研究,研制出的密封材料符合欧空局及美国宇航局空间材料筛选标准,达到国外同类材料先进水平。在我国载人航天工程历次飞行中,42所承担了神舟飞船、天宫一号所有舱体密封系统,以及“飞天号”出舱航天服橡胶件等研制生产任务,先后为总体单位提供万余件产品,一次性检验合格率100%,确保了飞行任务的圆满完成。
天宫二号作为我国第一个真正意义上的空间实验室,其系列密封件产品规格更多,安全性、稳定性要求更高,除了要求密封性能安全可靠,还要求材料安全无毒,能经受住-70℃到200℃高低温交变、高真空、强紫外辐射、带点粒子辐照和原子氧侵蚀等复杂环境的长期考验,不产生降解、老化和龟裂。
凭借着雄厚的技术基础和多年成熟经验,42所科研团队先后克服了原材料选材、工艺成型等众多难题,研制出完全国产、无毒无害的原材料。密封材料的规格多样,形状各异,大的直径长达一米多,小的只有十几毫米。科研人员为其量身制作了一套模具,尺寸精度超差不超过0.01毫米,确保了产品的性能。各类模拟环境试验表明:此次任务中的密封产品寿命大于30年,各项性能满足设计要求。
舱门快速检漏离不开“小门神”
早期飞船采用整舱加压,通过监测舱压的变化来检测舱门的密封性。这种方法准确、可靠,但耗时较长,对于早期无人飞船任务来说影响不大,但在分秒必争的航天员空间试验任务中会浪费大量时间,迫切需要改进检测手段。
在此背景下,航天科技集团五院510所成功研发舱门快速检漏仪,实现了对舱门和对接面快速、准确检漏,填补了国内在该领域的空白。目前,舱门快速检漏仪已成为载人航天飞行器的“标配”设备,被称为“小门神”。
据510所科技人员介绍,舱门关闭后,门体上的两道密封圈与门框之间会形成一个“小舱”。“小门神”创新性地利用了舱门的特有结构,在工作时向小舱内充入一定量的检测气体,通过监测小舱内压力的变化来判断舱门的密封情况。如果发生泄漏,它会立刻发出报警指示。航天员要对舱门进行处理,经过再次检漏合格后,才能进入舱内。
利用压力变化比较快速和明显的特点,“小门神”能在8分钟内快速给出测试结果。它的内部采用高精度压力传感器检测,并输出被检小舱的压力信号,利用电控单元中的高准确度脉冲频率采集技术,能够将气体压力采集精度控制在十几帕,保证了快速检漏结果的准确性。
未来几年间,我国将建成自己的空间站。“小门神”的成功应用为空间站等后续航天器舱门和各种对接密封面检测积累了经验,将继续为载人航天飞行器保驾护航。
