飛船里的航天員如何進(jìn)入到空間站?作為我國(guó)空間站建造的“關(guān)節(jié)部位”，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院研制的對(duì)接機(jī)構(gòu)為航天員入住空間站搭建了一條安全可靠的“生命通道”。

停靠“太空母港”

發(fā)射入軌后，神舟十四號(hào)載人飛船將踏上追逐空間站的征途，并與核心艙實(shí)施自主快速?gòu)较蚪粫?huì)對(duì)接，停靠在“太空母港”天和核心艙預(yù)留的“航天員專用通道”。追逐、靠近、牽手、擁抱、共舞……飛船與空間站交會(huì)對(duì)接的過(guò)程堪比一場(chǎng)“太空華爾茲”，舞姿輕盈曼妙。而作為實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接的關(guān)鍵產(chǎn)品，對(duì)接機(jī)構(gòu)將在這一過(guò)程中完成捕獲、緩沖校正、拉近、剛性連接等一系列動(dòng)作。

隨著飛船與空間站組合體的逐漸靠近，飛船上的主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)會(huì)推出對(duì)接環(huán)，在精準(zhǔn)的控制下與空間站組合體上的被動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)瞬間捕獲;“牽手”成功后，飛船與空間站還存在著一定的姿態(tài)偏差和晃動(dòng)，而此時(shí)就需要通過(guò)對(duì)接機(jī)構(gòu)內(nèi)部的各類彈簧元件、可控阻尼機(jī)構(gòu)等來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的緩沖、消耗及姿態(tài)偏差的校正，同時(shí)也確保對(duì)接過(guò)程中的巨大沖擊能量不會(huì)對(duì)飛船內(nèi)的航天員產(chǎn)生身體上的過(guò)載;待飛船姿態(tài)穩(wěn)定后，主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)會(huì)通過(guò)收回對(duì)接環(huán)實(shí)現(xiàn)相互拉近，最終“擁抱”在一起;最后，對(duì)接機(jī)構(gòu)會(huì)通過(guò)鎖緊12把對(duì)接鎖實(shí)現(xiàn)飛船與空間站的密封與剛性連接，建立起一個(gè)安全可靠的對(duì)接通道。這時(shí)候，航天員就可以依次“下船”，前往空間站。

80公分的“太空門廊”

從飛船進(jìn)入空間站，并非像我們走進(jìn)家門一樣簡(jiǎn)單容易。穩(wěn)穩(wěn)停靠空間站后，航天員首先要打開神舟十四號(hào)飛船返回艙的艙門，來(lái)到飛船軌道艙艙門前。此時(shí)，軌道艙的前端主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)和核心艙的被動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)之間，已經(jīng)形成了一條直徑80公分、長(zhǎng)約1米的通道，這就是航天員進(jìn)入空間站的“門廊”，在這里，航天員可以有足夠的空間取出“鑰匙”打開通往核心艙的雙重保險(xiǎn)門。

在對(duì)接機(jī)構(gòu)研制之初，設(shè)計(jì)師對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)采用了異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)。這種對(duì)接機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就在于對(duì)接面直徑較大、對(duì)接后通道暢通，同時(shí)適應(yīng)性強(qiáng)、承載能力大，可以適應(yīng)各種噸位的航天器對(duì)接;但卻存在重量大、構(gòu)造復(fù)雜，許多纜線、組件、管路等都必須安裝在對(duì)接機(jī)構(gòu)的周邊，這給設(shè)計(jì)和裝配工作帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。但載人航天，一切為載人。為了給航天員進(jìn)出自如的空間，設(shè)計(jì)師對(duì)安裝在對(duì)接機(jī)構(gòu)上的產(chǎn)品進(jìn)行了集成設(shè)計(jì)，并參照人機(jī)工效學(xué)等方面，最終給航天員搭建了一個(gè)直徑達(dá)80公分的圓形通道，相當(dāng)于正常房間門的寬度。不僅如此，設(shè)計(jì)師還在地面進(jìn)行了各類模擬實(shí)驗(yàn)，其中一項(xiàng)就是按照航天員體型最大包絡(luò)，請(qǐng)一位身高1.8米、體重80多公斤的設(shè)計(jì)師進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)穿越人機(jī)工效評(píng)價(jià)，確保航天員“通行感覺(jué)良好”。

密不透風(fēng)的“生命通道”

對(duì)接通道打開后，航天員就相當(dāng)于進(jìn)入了一個(gè)大的密封艙，為了保證航天員在艙內(nèi)的安全，整個(gè)密封艙的密封性至關(guān)重要。如何保證100%的密封性，對(duì)接機(jī)構(gòu)框面的密封圈就成為其中的關(guān)鍵點(diǎn)。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)八院805所神舟載人飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師姚建介紹，神舟飛船的密封圈采用雙圈設(shè)計(jì)，安裝在主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)的對(duì)接面的T型凹槽里。這種設(shè)計(jì)可以確保在零重力和惡劣的空間環(huán)境效應(yīng)情況下，不會(huì)從對(duì)接面脫落，使密封性能得到雙重保護(hù)。設(shè)計(jì)師對(duì)密封圈的材料也進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)6年的攻關(guān)，解決了普通材料在低溫環(huán)境中的“脆變”特性以及長(zhǎng)期工作后材料老化等一系列問(wèn)題，最終為航天員打造了一條密不透風(fēng)的“生命通道”。

從第一代對(duì)接機(jī)構(gòu)到對(duì)接機(jī)構(gòu)2.0，從對(duì)接天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室到對(duì)接天宮空間站，從前向?qū)印⒑笙驅(qū)釉俚綇较驅(qū)樱瑥膸资畟€(gè)小時(shí)到6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接。短短十一年間，對(duì)接機(jī)構(gòu)已圓滿完成20次空間交會(huì)對(duì)接(含此次神舟十四號(hào)對(duì)接任務(wù))，以一次次安全可靠的“太空之吻”成就了一款金牌產(chǎn)品。在我國(guó)空間站建造及運(yùn)營(yíng)期間，飛船將進(jìn)入常態(tài)化、高密度發(fā)射階段，而對(duì)接機(jī)構(gòu)的配套需求也面臨著任務(wù)重、周期短、質(zhì)量過(guò)硬的要求，為此，805所研制團(tuán)隊(duì)也在積極推進(jìn)對(duì)接機(jī)構(gòu)產(chǎn)品化進(jìn)程，通過(guò)產(chǎn)品定級(jí)、組批投產(chǎn)等一系列舉措，力爭(zhēng)“好、快、省”為空間站保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞： 太空母港 航天員如何進(jìn)入空間站 航天員進(jìn)入空間站 生命通道