十年,航天员太空生活今非昔比 ——看中国空间站设计师如何设计“智能太空港” (图)

发布时间:2021-05-04 11:50 | 来源:中国航天报 2021-04-30 007版 | 查看:2738次

□本报记者 黄希

临近发射,意味着在中国文昌航天发射场工作了近3个月的试验队员离回家的日子不远了。但对于航天科技集团五院空间站核心舱副总设计师侯永青而言,她的“重头工作”还在后面。

侯永青,具备20多年载人航天工程研制经验,是空间站系统负责环境控制的副总设计师。她和团队的核心使命,是为航天员提供生命保障,打造一个安全舒适的太空工作居住环境。

远在太空里的空间站就像脱离了地球摇篮的“避风港”,航天员要在这里长时间生活、工作。

当俯瞰地球的“新鲜感”逐渐散去,航天员需要独立在太空中应对一切“已知和未知”。如何确保漫长的太空生活安全、舒适?这就需要设计师们在地面设计时充分考虑到每一个“天上的细节”,事无巨细,越细越好。

为了营造一个宜居的环境,侯永青和设计师们需要在地面上把自己想象成为一个“航天员”,感受舱内的生活和工作,并把自己和团队的感受转化为设计,设计师在里面反复模拟,让航天员到现场体验,并编写操作指南,把每一项操作图文并茂地介绍给航天员。

太空生活:建房和装修两手抓

“天宫一号”于2011年成功发射,发射重量8吨左右,提供给航天员的舱内活动空间为15立方米,可以满足3名航天员同时在轨工作和生活的需要。这相对于神舟七号7立方米的舱内活动空间有了较大提升,但是依然比较局促。

当2021年我国开始建造空间站时,为了提高航天员太空生活的“舒适度”,设计师们为航天员预留了相对充裕的生活环境,舱内活动空间从天宫一号的15立方米提升到了整站110立方米,简直是从“筒子间”搬进了“大平层”。

中国空间站本着“人性化”的设计理念,分别设置了生活区和工作区。生活区内有独立的睡眠区、卫生区、锻炼区,还配有太空厨房及就餐区。在设计上最大程度考虑到私密性和便利性,极大地提高了航天员的太空生活质量。

在太空中,航天员也能实现“睡觉自由”,能够享受独立的睡眠区,确保睡觉不受干扰。虽然依然要把自己“装进睡袋”,但已经实现了从“站睡”到“躺睡”的变革了。独立的睡眠区能够让航天员更放松,享受相对高质量的睡眠,让他们的太空工作和生活更加“元气满满”。

航天员虽然不能享受和地球上一样的淋浴和泡澡,但每个人都能够在一个“包裹式淋浴间”里,手持喷枪,把自己擦拭干净,最大程度上解决了个人卫生问题。

长时间待在一个密闭空间里,对航天员来说空间站的舱内环境至关重要。航天员在空间站驻留要消耗大量的氧气和水,还要排出人体代谢产生的二氧化碳。

空间站采用了物化再生技术,将航天员代谢产生的水和尿收集起来净化处理,用净化后的水电解制氧,供航天员饮用和卫生用水,这样地面对于氧气、水的补给就可以大幅减少。

设计师们还在卫生间放置了尿液收集桶,将日常的尿液收集起来进行净化处置,并分析水质,检验净化水的品质,这样也能去除舱内的异味。这些在地面看似再平常不过的事情,都是设计师们日复一日工作的目标。

除此之外,随着10多年来我国无线通信和物联网技术的不断飞跃,设计师们在之前的总体设计方案上不断升级,采用全新的信息技术,让中国空间站有了“移动WiFi”,并创造了一个智能家居生活空间。

在中国空间站里,设计师们给每一个航天员准备了一个手持终端,航天员可以根据个人需求通过APP调节舱内照明环境,睡眠模式、工作模式、运动模式……不同的舱内灯光,能够调节航天员的情绪,避免长时间处于单调的环境所带来的不适。

仅仅就舱内灯光环境和温度环境,侯永青就要和同事进行多次体验,反复验证和调整,尽最大可能让长时间驻留太空的航天员有舒适的生活感受。

在以往的载人航天活动中,天地通话是“传统项目”。在中国空间站运行中,设计师们会给航天员预留一条私密语音通道,航天员可以在这里和家人打电话“说悄悄话”,分享自己在太空生活的心情。

平时,航天员们都带着骨传导耳机,舱内的WiFi可以方便他们在站上各个舱段相互通话,而且他们在任何位置上也都可以与地面通话。

太空工作:让设计对航天员更友好

侯永青性格开朗,善于沟通,说话时伴着丰富的表情和亲切的微笑。她工作的很大一部分内容就是和航天员沟通,从太空生活、工作的角度去优化设计细节。

根据国际同行的经验,航天员在太空中有相当一部分工作是进行舱内组装和维修,也就是说,完成空间站的建造任务,以及保持空间站十几年的运行,有很多组装和维护维修工作需要航天员在太空中独立完成,其中有一些甚至需要出舱,在舱外完成。单算核心舱,上面就有1243台设备,它们的很多组装工作都需要航天员在天上手工完成。此外,还有一系列出舱活动,航天员在太空中可绝对是一个“忙碌的宝宝”。

为了让航天员的维修和组装工作能够更加准确、高效地完成,设计师们在“防差错设计”上下了不少功夫、想了不少办法,从标志、颜色、外形等方面对要维修组装的设备、线缆和插头采取了一些措施,确保航天员在太空操作时“不看错、不误操作”。

上天无小事。空间站建造和运营的每分每秒,都有地面工作人员密切关注。不仅如此,地面还有一个和天上一模一样的空间站,就是为了确保在遇到突发情况时,地面人员能够根据模拟空间站的实际情况,给太空中的航天员提供强有力的地面支持。

有了这些充分的预案和各种人性化的设计,相信航天员在中国空间站这个“智能太空港”一定能够度过自己难忘的“太空之旅”,让我们一起拭目以待吧!

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