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第12章 模拟地球环境的座舱

座舱的特点

座舱是整个载人飞船或空间站的核心部分。由于要为宇航员提供类似地球环境的生活条件,所以便有如下特点:

(1)坚固。座舱的结构要有足够的强度与刚度,经受大气层的剧烈摩擦而不解体,能承受200℃以上温差的变化不变形,能在辐照和强烈振动的条件下可靠地工作。

“水星”号飞船(2)轻便。轻便是航天器设计的重要指标,发射飞船时,运载火箭的运载能力与有效载荷(卫星或飞船)的比例大致为100∶1,即100千克的火箭仅能把1千克的有效载荷发射入轨。

(3)密封好。飞船运行在几乎没有空气的太空,轻微的结构变形都会导致飞行器内部气压的变化,使仪器设备失灵,导致严重的人身事故。

因座舱的设计不仅要考虑到发射时的要求,还得考虑返回时经受剧烈的大气摩擦,外形选择十分讲究。从前苏联第一艘载人宇宙飞船“东方”号到美、苏(俄)两国的航天飞机,外形可分为两种类型:①无翼式,前苏联的“东方”号飞船、“上升”号飞船、“联盟”号飞船,美国的“水星”号飞船、“双子星座”号飞船等均属于无翼式。这种无翼式飞船,结构简单,工艺技术要求略低,工程上易于实现,其缺陷是不能获得很大的升力,返回地面时宇航员无法控制飞船的落点。②有翼式,美、苏(俄)两国研制的航天飞机就是这种类型,能够获得巨大的升力,能在预定的机场跑道降落。

座舱的“五脏六腑”

某空间站座舱太空居室必须注意合理的结构布局,这不仅是宇航员生活舒适的需求,也是太空居室本身的需要。座舱中需要安置座椅、仪表、照明灯、生命保障系统、通信系统以及各种服务设施和设备。还要保障宇航员有足够的活动空间,要考虑宇航员进出方便。要有逃逸口,如果发生故障,需要紧急弹射时,座舱门要能自动打开,保证宇航员安全逃离。如果是海面降落,返回的座舱必须密封。无论降落在海面和地面,座舱必须经得起冲撞而不损坏。此外,座舱还应有开阔的视野,宇航员可以透过飞船的石英玻璃舷窗欣赏太空壮丽的景色,观察发射前的各种准备活动,飞船在太空轨道上的对接情况,返回时点火姿态和着陆情况,使宇航员在太空生活中有兴奋感,在太空活动中有安全感,同时也是对地观察的需要。

美国的“天空实验室”由工作舱、太阳能望远镜、过渡舱等五个部分组成,总重775吨,有效容积360立方米。宇航员居室是其主体部分,是一个长约15米,直径为7米的圆柱体,用隔板隔成卧室、餐室、观察室和盥洗室。卧室内有床铺、书柜、衣柜等生活设施。

从1973年5月到1974年2月,先后有三批9名宇航员在“天空实验室”工作,分别停留了28天、59天、84天,拍摄了太阳观测照片18万多张,地球资源照片4万多张,进行了材料加工和医学、物理、化学等数百项科学实验。

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