“生命之塔”、艙體密封件…… 航天四院多項硬科技保障航天員安全

北京時間2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛星發射中心點火發射。此后，神舟十二號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀態良好，發射取得圓滿成功。

△神舟十二號發射瞬間 西北工業大學茍秉宸教授 攝

在這次任務中，航天科技集團四院承擔了被譽為航天員“生命之塔”的火箭逃逸救生系統動力裝置、“神舟”全套結構密封系統產品的研制生產任務，分別應用于火箭和飛船系統，全程為空間站建設護航。

據悉，3名航天員在軌期間計劃開展兩次出艙活動及艙外作業、空間實驗及測試等工作，并在太空生活3個月。前期，由四院42所研制的航天員艙外航天服、二氧化碳吸附藥盤及“太空廁所”組件等，已由天舟二號貨運飛船送入天和核心艙內。

四院研制的產品涉及空間站“船、站、服、員”四大系統，全程服務保障空間站建設，為航天員長期在站工作生活提供安全和生活保障。

“生命之塔” 讓航天員放心出征

火箭逃逸塔位于發射“神舟”十二號飛船的長二F火箭頂部。在運載火箭發射升空過程中，一旦發生危及航天員生命安全的故障，逃逸系統能夠迅速將載有航天員的飛船艙體帶離危險區域，幫助航天員瞬間逃生。

逃逸系統固體火箭發動機具有瞬間產生巨大推力的特點，一旦火箭在發射升空階段出現危及航天員生命安全的重大故障，它會按指令點火工作，在2秒左右的時間內將載有航天員的艙體帶到2-3千米以外的安全地帶，幫助航天員瞬間安全逃生，因此也被形象地稱為火箭上的“救生艇”。

若火箭順利升空，兩分鐘后將按正常指令點火工作，逃逸系統完成飛船發射階段的護航使命，自行與箭體分離。

逃逸系統由低空和高空兩組發動機組成，分別承擔從火箭起飛前30分鐘到起飛后120秒，起飛后120-200秒左右兩個時間空間段內的救生任務。

120秒后，低空逃逸發動機組按指令點火，逃逸塔自行與箭體分離。

火箭飛行200秒左右，安裝在飛船整流罩上的高空逃逸發動機機組與整流罩一道與箭船分離。

至此，四院逃逸系統飛船發射階段的護航使命就完成了。

自1992年中國載人航天工程正式開展以來，四院研制的火箭逃逸救生系統固體發動機隨同長征二號F火箭一起，先后參加了從“神舟”一號到“神舟”十二號，多次無人、載人飛行和交會對接任務，完成了歷次完美飛行，次次不辱使命，被譽為“航天員的生命之塔”。

艙體密封件 可安全使用30年

在載人航天工程中，四院還為神舟飛船及空間站提供了所有動、靜結構與機構密封件，確保航天員的生命安全和艙內儀器儀表的正常運行。

在外太空環境下，密封性能是飛行器的關鍵。動、靜結構與機構的密封構成了飛船、空間站的艙體結構密封系統，對隔離艙體與外層空間、支撐艙內安全獨立的生存環境起著至關重要的作用。由于外太空的復雜環境，要求密封件在高真空、高低溫交變、紫外輻照、帶電粒子輻照和原子氧侵蝕、組分容易揮發等特殊環境下使用不產生降解、老化和龜裂等，始終保持可靠的密封性能。另外由于艙內載人環境的特殊要求，密封材料還必需具有極低的揮發性且無毒、無污染。

航天員在空間站中長期駐留實驗，必須要保證艙內壓力、溫度、濕度、氣體成分等航天員生存條件。其密封件除要求密封性能安全可靠外，還要求材料安全無毒，能經受住-70到200℃高低溫交變等各種空間復雜環境的長期考驗，可安全使用30年。經過試生產，四院研制的密封件尺寸精度完全滿足要求，尺寸超差范圍不超過0.01毫米，相當于頭發絲的1/5。各項性能滿足設計要求，達到國際同類產品水平。

艙外航天服橡膠件 保障航天員放心出艙

此次神舟十二號載人飛行任務，航天員將穿上國產的艙外航天服開展兩次出艙活動及艙外作業。四院42所承擔了艙外航天服上所有橡膠件的研制與生產。

航天員身著艙外航天服出艙活動，儼然就是一個在空間運行的小衛星，必須具備獨立的運行系統，能保證航天員的氣、液、電供給，保證其生存、工作和通訊。艙外航天服氣壓調節是關鍵，更不能出現一絲漏氣。

由42所為航天員量身定制的艙外航天服橡膠件主要包括三類產品，分別是艙外航天服主氣密層、手套橡膠件、連接處密封件。主氣密層涉及肩、肘、臀、膝、踝等多個活動關節，能夠為航天員在太空超低溫條件下靈活出艙活動提供必要的基礎防護；手套橡膠件是航天員艙外航天服手套的重要部件，能夠為航天員進行艙外作業時提供靈活操作功能和必要的防護；連接處密封件能夠耐受空間環境，既確保密封嚴絲合縫，又確保了航天服關節靈活自如。

二氧化碳吸附藥盤 打造安全衛生的太空家園

航天員在天和號核心艙生活，要進行航天員自身的健康管理，并按計劃開展日常生活照料、生活鍛煉等，呼出的二氧化碳需要進行處理，才能確保生活環境的有氧狀態。而二氧化碳吸附藥盤，就是艙外航天服生命保障系統中的重要部件。

航天員身著艙外航天服執行艙外任務時，該藥盤能吸收航天員在航天服內代謝產生的二氧化碳，確保二氧化碳濃度在允許范圍內，從而保障航天員生命安全和身體健康。42所課題組歷經五年艱辛工作，相繼攻克高效無毒配方、高強度成型工藝等關鍵技術，成功研制了低流阻、低粉塵、高強度、高吸收率的吸附藥盤，為航天員順利安全執行艙外任務打下了堅實基礎。

天和核心艙還為3名航天員配備有“超豪華”的生活設施，有3個獨立臥室和1個衛生間。42所為空間站的“太空廁所”研制了大便袋上蓋組件，主要用于空間站航天員日常排瀉物的殺菌處理，精心為航天員長期在站工作生活提供安全、衛生、舒適、溫馨的“空間家園”。

記者 馬虎振（航天科技集團四院供圖）

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