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。