航天员 天宫扩展泵组超越国际空间站,事关航天员生命安全,领先整整一代


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站在机械臂脚限制器上的聂海胜在接近作业点时将扩展泵组由舱外操作台挂载模式改为手持 , 在他抵达作业点前先行到达作业点的刘伯明已将扩展泵组安装位置的多层隔热材料撕了下来 。
聂海胜手持扩展泵组
刘伯明撕下来的多层隔热材料
撕下来的多层隔热材料与扩展泵组都与“空间站热管理系统”有关 , 正如前文所述 , 空间站面临数百摄氏度温差 , 同时站内设备也是排热大户 , 更关键的是站内人员的安全与舒适问题 , 如何在高温时排导热量并在低温时维持热量是载人航天领域的一项核心技术 。
天宫空间站向阳面温度在150摄氏度以上
我国空间站由被动热控系统与主动热控系统组成三级换热方案:
第一级换热 , 通风系统通过流动的空气收集设备和人体产生的热量;
第二级换热 , 通风系统将空气中的热量通过冷凝干燥组件传递给流体回路 , 同时对空气进行冷却除湿 。 神舟十二号载人飞船对接天和一号核心舱之后连接两个航天器的软管就是通风系统的组成部分;
通风软管
第三级换热 , 流体回路通过辐射器将热量排散到太空 。
第二级换热是一三级换热得以运行的关键所在 , 流体回路事关航天员的生命安全 , 遍布舱体的管路以及管路中的液体交换介质是实现舱内热量排散的核心 。
流体运动靠的是泵驱动 , 类似驱动人体血液流动的心脏 , 一旦泵组出现故障将对空间站安全运行构成重大挑战 , 如何确保泵组的安全稳定运行?加强冗余配置是有效的手段 。
?遍布舱体的流体回路
【航天员|天宫扩展泵组超越国际空间站,事关航天员生命安全,领先整整一代】天和一号核心舱内置3台功能完全相同的泵 , 此次出舱安装的扩展泵组也内含两台泵 , 完成安装后总计将有5台泵互为备份 。
扩展泵组内置的两台泵(地面测试件)
航天器热源既有内部热源更有外部热源 , 内外热源都可以通过三级换热方案进行调节 。 为了降低外部热源对舱内环境产生的热控压力 , 天和核心舱舱体表面敷设了多层隔热材料 , 它属于被动热控系统的组成部分 , 而刘伯明撕下来的就是此种材料 。
值得一提的是此次安装的舱外扩展泵组重量仅有约35公斤重 , 尺寸相当于一台家用微波炉 , 而国际空间站的扩展泵组则如同一台电冰箱 , 孰优孰劣一目了然 。
两家空间站的扩展泵组对比
有人可能要为国际空间站叫屈 , 毕竟人家有400吨级的体量 , 然而还有两个事实也要知晓 , 首先因为技术标准的不统一 , 俄罗斯舱段无法与NASA舱段共用一套热控系统 , 再就是国际空间站非俄舱段可不是只有一台这样的大家伙 , 而是3台 。
天宫扩展泵组除了尺寸重量的优势 , 舱外安装操作也更加便捷 。
航天员汤洪波在地面训练时对扩展泵组安装总结出了“一钩 , 二锁 , 三通 , 四连”的口诀 , 一钩是指扳两个锁钩 , 勾住舱体;二锁就是扳两个锁定扳手 , 锁定泵组位置;三通是指旋转手轮连通电路;四连是指扳两个扳手连通液路 。 整个安装过程无需额外紧固螺丝 , 无需任何辅助工具 , 通过简易的操作即可实现扩展泵组与空间站之间的机械、电路、液路连接 。
天和一号核心舱扩展泵组
聂海胜实操安装扩展泵组的过程中还有一个细节值得注意 , 在连通液路前他让03航天员汤洪波将机械臂向右移动3厘米 , 以方便扳液路扳手 , 而在第一次出舱时天和机械臂完全由地面进行遥操作 , 在轨值守航天员仅发挥监控作用 , 这说明在第二次出舱任务中天和机械臂在地面遥操作控制的基础上引入了航天员在轨操作模式 。
两种控制模式互为补充效率更高 , 毕竟地面遥操作存在一个数据链路上行下行的过程 , 而在轨操作则是即时性的 , 可以第一时间做出反应 。

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