為飛船瘦身

在我國廣袤的大地上，當(dāng)3 名航天英雄完成了太空漫游，乘“輕裝戰(zhàn)船”載譽(yù)而歸時，華夏大地沸騰了。

神舟七號3 名航天員的安全“回家”，再次印證了“減重是飛船飛行成功的重要環(huán)節(jié)”，同樣也昭示了這次神舟七號飛天完美的成功，減重工作功不可沒。

返回艙減重

神舟七號返回艙減重問題早在2007年初總裝剛剛開始時，便被列入了議事日程。神舟七號為什么要瘦身減重呢？

大家知道，“神六”升空是2 個人，而“神七”是3個人，而且還要完成出艙任務(wù)。增加1 個人后，返回艙中航天員的生活、救生物品、應(yīng)急食品隨之增加。而僅1 個人的裝備壓力服、生理測量等加在一起就要增加70~80 千克。“當(dāng)時我感覺質(zhì)量有問題了，所以，馬上建議作方案設(shè)計的同志把返回艙質(zhì)量復(fù)核一下。果然，復(fù)核后發(fā)現(xiàn)返回艙開傘指標(biāo)超重60 多千克。”主任設(shè)計師朱光辰如是說。其實，經(jīng)驗豐富的飛船專家們對此也早有隱憂了。

載人航天，人命關(guān)天。返回艙超重后果不堪設(shè)想。因為回收時返回艙質(zhì)量的大小受降落傘能力的制約，而回收降落傘大小已經(jīng)定型無法改動。如果返回艙質(zhì)量大了，重力必然增大，著陸速度要大，著陸沖擊力也隨之增大，這樣，對航天員承受能力有很大影響；而且隨著沖擊力增大，航天員的不安全因素也會大大增加。

技術(shù)透明以及發(fā)現(xiàn)問題隨時研究討論，是我國飛船研制的好傳統(tǒng)。所以問題提出后，第一時間通報工程總體。領(lǐng)導(dǎo)隨即拍板，返回艙開傘質(zhì)量指標(biāo)不能超。老總鼓勵大家集思廣益，建言獻(xiàn)策，在保證不影響重要功能配置的情況下，為返回艙“瘦身”。

縝密絕招新鮮“出爐”

日日夜夜，人勤燈耀，攻關(guān)不止。大家艱辛的“設(shè)計——試驗——再試驗”后，幾大可行的減重力措終于浮出水面了。“神五”“神六”升空時，最多是2 人，當(dāng)時，對與航天員舒適性有關(guān)的配置多多益善。而“神七”已經(jīng)超重了，所以，要精打細(xì)算。只要保證航天員的舒適度，不牽扯到安全、可靠性的冗余設(shè)計和配置盡量減少。其二，返回艙再入大氣層的過程，對返回艙的質(zhì)心位置是有特殊和嚴(yán)格要求的，所以在保證質(zhì)心和再入大氣層時飛行姿態(tài)穩(wěn)定的前提下，盡可能優(yōu)化配重。目標(biāo)確定下來，“減重瘦身”的脈絡(luò)漸漸清晰了，接下來就是考慮細(xì)節(jié)了。

第一步研究人員首先提出可以取消艙內(nèi)1 個座艙風(fēng)扇。返回艙內(nèi)本來有2 個風(fēng)扇，這次取消了1 個，“可不是拍腦袋就作的決定，為驗證這個方案切實可行，我們還專門做了流場試驗。”朱光辰說。試驗內(nèi)容是：2 個風(fēng)扇都開、都不開或開1 個關(guān)1 個。用風(fēng)速傳感器，不停地測量風(fēng)速，結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，開1 個或2個，風(fēng)速沒有明顯變化。就是說，在上升段10 分鐘工作中取消1 個風(fēng)扇幾乎沒有什么影響。

第二招叫“搬家”。航天員完成任務(wù)返回前，將完成使命返回時不再用的物品轉(zhuǎn)移到軌道艙去俗稱“搬家”。這些東西包括滅火器、防毒面具和救生船等十幾千克的物品。

一個著陸風(fēng)機(jī)同樣退出了歷史舞臺。艙內(nèi)其實風(fēng)機(jī)較多，有服裝風(fēng)機(jī)、凈化風(fēng)機(jī)和著陸風(fēng)機(jī)。研究人員想了一個辦法，讓著陸風(fēng)機(jī)與服裝風(fēng)機(jī)共用。服裝風(fēng)機(jī)是給航天員穿的艙內(nèi)壓力服裝通風(fēng)用的，著陸時服裝風(fēng)機(jī)閑置了，所以，它就可以再工作一次二者兼用了。為了驗證這個辦法是否可行，研制人員找到了一個空投試驗用的返回艙，做了一次著陸空投試驗。試驗表明，不用著陸風(fēng)機(jī)而用其他風(fēng)機(jī)與原來工作模式進(jìn)行反復(fù)比較，很快，大家高興地看到，指標(biāo)完全滿足要求。如此疊加起來，艙內(nèi)幾十千克質(zhì)量就減下來了。

人的智慧是無窮的。此時，大家想到還有一個配重可以減掉，就是4 千多克的熱控被動吸濕材料。這個材料原本是在飛船等待發(fā)射一直到入軌前使用的，這時段主動溫控設(shè)備不啟動，艙內(nèi)吸濕控制主要靠吸濕材料。具體地說，航天員呼吸代謝產(chǎn)生的水汽要由它吸走。但是“神七”作方案時了解了以往的飛行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)吸濕材料其實在“神五”“神六”中的作用有限，其利用的時間“掐頭去尾”不足2 個小時，入軌后主動溫控啟動，它的作用也就終結(jié)了。這段時間一個周密的濕度控制試驗也表明了這點(diǎn)，于是它的退出在所難免了。

有人說，飛船自研制那天起，就一直在與質(zhì)量做頑強(qiáng)的斗爭。這話不假。而這次“神七”減重貢獻(xiàn)最大的非返回艙優(yōu)化配重莫屬，此舉就減掉了30多千克。

飛船質(zhì)心所在位置是有范圍要求的。過去神舟發(fā)射，質(zhì)心“瞄準(zhǔn)理想值”，而這次是在指標(biāo)范圍之內(nèi)“接近理想值”。幾字之差讓配重大大減少了。關(guān)于飛船的質(zhì)心問題，在做“神七”布局時就超前考慮了，它是在正樣船上做的試驗。就是將電子設(shè)備和不用航天員去觸摸的設(shè)備盡可能壓在飛船的大底上，使質(zhì)心降低。質(zhì)心降低，配重自然相應(yīng)減少。

“神七”返回艙減重問題從提出到實現(xiàn)，一共用了9 個月的時間。作為本次飛船派生的新任務(wù)，研制過程緊張而艱辛。但是，成功總是垂青那些執(zhí)著和不畏勞苦的人。在研制隊伍充分依據(jù)科學(xué)分析，不斷試驗驗證，按照預(yù)想程序和計劃頑強(qiáng)推動下，“減重”工作一鼓作氣地完成了。