北京時(shí)間19日凌晨,神舟十一號(hào)飛船追上了天宮二號(hào),和它緊緊連接在一起。早上,“天宮”的大門徐徐開啟,航天員景海鵬、陳冬像游魚般先后飄入。設(shè)置在天宮二號(hào)內(nèi)部的鏡頭記錄了這歷史性的瞬間。

無論是“天宮”還是飛船,艙門絕不簡單。記者從中國航天科技集團(tuán)了解到,航天員在太空飛行期間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng),都需要打開和關(guān)閉艙門。艙門是否密封良好,對(duì)維持艙內(nèi)氣體具有決定性作用。同時(shí),精準(zhǔn)快速檢測艙門的密封性也至關(guān)重要。

艙體密封件可安全使用30年

從上世紀(jì)90年代開始,航天科技集團(tuán)四院42所瞄準(zhǔn)國家空間技術(shù)發(fā)展,開展了國家863課題“空間飛行器動(dòng)靜密封材料”研究,研制出的密封材料符合歐空局及美國宇航局空間材料篩選標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到國外同類材料先進(jìn)水平。在我國載人航天工程歷次飛行中,42所承擔(dān)了神舟飛船、天宮一號(hào)所有艙體密封系統(tǒng),以及“飛天號(hào)”出艙航天服橡膠件等研制生產(chǎn)任務(wù),先后為總體單位提供萬余件產(chǎn)品,一次性檢驗(yàn)合格率100%,確保了飛行任務(wù)的圓滿完成。

天宮二號(hào)作為我國第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室,其系列密封件產(chǎn)品規(guī)格更多,安全性、穩(wěn)定性要求更高,除了要求密封性能安全可靠,還要求材料安全無毒,能經(jīng)受住-70℃到200℃高低溫交變、高真空、強(qiáng)紫外輻射、帶點(diǎn)粒子輻照和原子氧侵蝕等復(fù)雜環(huán)境的長期考驗(yàn),不產(chǎn)生降解、老化和龜裂。

憑借著雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)和多年成熟經(jīng)驗(yàn),42所科研團(tuán)隊(duì)先后克服了原材料選材、工藝成型等眾多難題,研制出完全國產(chǎn)、無毒無害的原材料。密封材料的規(guī)格多樣,形狀各異,大的直徑長達(dá)一米多,小的只有十幾毫米。科研人員為其量身制作了一套模具,尺寸精度超差不超過0.01毫米,確保了產(chǎn)品的性能。各類模擬環(huán)境試驗(yàn)表明:此次任務(wù)中的密封產(chǎn)品壽命大于30年,各項(xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

艙門快速檢漏離不開“小門神”

早期飛船采用整艙加壓,通過監(jiān)測艙壓的變化來檢測艙門的密封性。這種方法準(zhǔn)確、可靠,但耗時(shí)較長,對(duì)于早期無人飛船任務(wù)來說影響不大,但在分秒必爭的航天員空間試驗(yàn)任務(wù)中會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間,迫切需要改進(jìn)檢測手段。

在此背景下,航天科技集團(tuán)五院510所成功研發(fā)艙門快速檢漏儀,實(shí)現(xiàn)了對(duì)艙門和對(duì)接面快速、準(zhǔn)確檢漏,填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。目前,艙門快速檢漏儀已成為載人航天飛行器的“標(biāo)配”設(shè)備,被稱為“小門神”。

據(jù)510所科技人員介紹,艙門關(guān)閉后,門體上的兩道密封圈與門框之間會(huì)形成一個(gè)“小艙”?！靶￠T神”創(chuàng)新性地利用了艙門的特有結(jié)構(gòu),在工作時(shí)向小艙內(nèi)充入一定量的檢測氣體,通過監(jiān)測小艙內(nèi)壓力的變化來判斷艙門的密封情況。如果發(fā)生泄漏,它會(huì)立刻發(fā)出報(bào)警指示。航天員要對(duì)艙門進(jìn)行處理,經(jīng)過再次檢漏合格后,才能進(jìn)入艙內(nèi)。

利用壓力變化比較快速和明顯的特點(diǎn),“小門神”能在8分鐘內(nèi)快速給出測試結(jié)果。它的內(nèi)部采用高精度壓力傳感器檢測,并輸出被檢小艙的壓力信號(hào),利用電控單元中的高準(zhǔn)確度脈沖頻率采集技術(shù),能夠?qū)怏w壓力采集精度控制在十幾帕,保證了快速檢漏結(jié)果的準(zhǔn)確性。

未來幾年間,我國將建成自己的空間站。“小門神”的成功應(yīng)用為空間站等后續(xù)航天器艙門和各種對(duì)接密封面檢測積累了經(jīng)驗(yàn),將繼續(xù)為載人航天飛行器保駕護(hù)航。