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喷气“背包”:太空行走的“座驾”


日期:2008-03-28 作者:吴沅 来源:新民晚报

航天员带着喷气“背包”做出舱活动  

 

在太空行走离不开喷气“背包”  

航天员正在穿带有喷气“背包”的航天服                

 
 
    计划于今年10月左右发射升空的神舟七号载人飞船,航天员将进行出舱活动,即实施太空行走。
    
    太空行走需要专用工具。从最早的系绳装置(世界上第一位太空行走的苏联航天员列昂诺夫就使用这种装置)、机械臂、“牧羊钩”装置、发展到手持式机动装置(HHMU,是最早的喷气机动装置,像一把手枪,有3个推力器,1个前喷,2个后喷,航天员用手控制各推力器的工作。但控制质量很差,稍有不慎就会飞离目标,需备有系绳装置才能返回原处重新飞行)、航天员机动装置(AMU,这是第一种喷气背包式装置,具有良好的飞行与控制精度,可以保持±0.03米的位置精度和±0.009每秒米的速度精度)、载人机动装置(MMU)和舱外活动救生辅助装置(SAFER)等。
    
    所谓机动装置其实就是推动装置,就像一个喷气的“背包”,使用喷嘴喷出的高压气体,推动航天员的身体朝一定方向移动。机动装置都是和舱外航天服配套使用的。因此,也可以认为机动装置是舱外航天服的延伸,是航天员遨游太空的“座驾”。
    
    下面简要介绍几种机动装置:
    
    ■航天员机动装置(AMU)在美国的天空实验里曾使用这种机动装置,外形就像一位长途旅行者背在身后的背包,背包内装有高压氮气瓶,在背包周围装有14个喷嘴,分别指向上下、前后、左右。通过控制器打开喷嘴后,航天员不仅可以作上下、前后、左右移动,而且还能进行翻滚和旋转运动。它的最大优点是能准确地进行身体定位,能让身体保持任何姿势。可惜的是这种机动装置,仅在天空实验室内做过试验,没有正式进入太空使用过。
    
    ■载人机动装置(MMU)在航天飞机上使用。它是一个大型的喷气背包式机动装置,重154千克,高1.27米,宽0.86米,厚1.22米。在其呈长方体的8个角上共安装有24个推力器,每角3个,每个推力器的推力均为7.56牛。24个推力器分为主备份2组,在发生故障时可实现整个推力器的切换。推力器所用的推进剂为氮气,2个气瓶携有氮气11.8千克,能为航天员提供每秒20米的移动速度,而其控制系统的精度达到±1.25度并有自动姿态保持功能。该装置有左右两个控制手柄,平时处于收缩状态,当装到航天员背上后即自动伸出来,长短能够调节。航天飞机在每次飞行中都带有两个这种装置。载人机动装置在1984年中曾三次在航天飞机上使用,大出风头,原本是用作修复航天飞机外表面防热瓦的工具,由于当时防热瓦未发现有重大问题,为此坐了几年“冷板凳”,终于在修复和回收卫星中一展身手,仅仅在1984年就出手3次:第一次航天员背着该载人机动装置进行太空行走,最远走了100米;第二次航天员依靠该装置抓获了太阳峰年卫星,第三次两名航天员依靠该装置捉住了两颗未进入轨道的通信卫星,真是功不可没。
    
    ■舱外活动救生辅助装置(SAFER)是20世纪90年代后,美国航空航天局又研制成功用于太空救生的新型机动装置,主要供国际空间站使用。它是一种小型轻质的装置,其体积为高0.35米、宽0.66米、厚0.25米、重37.6千克,平时不用时可以折叠起来放置。它也有24个氮气推力器,分别装在背包的4个角上,每角安装6个,每个推力器的推力为3.56牛,通过手动控制,航天员可以实现上下、左右、前后移动并能使航天员在太空中保持所需要的姿态,有利于救生。该装置在太空中能推动航天员以每秒3米的速度移动。
    
    苏联从20世纪60年代开始也进行过载人机动装置的研究,其典型代表作是用于暴风雪号航天飞机及和平号空间站的YMK装置。其总体构型与美国的MMU相类似,采用32个推力为5牛的氮气推力器,并分为2组可互作备份。航天员可获得每秒30米的移动速度。1990年俄罗斯航天员在太空行走时曾使用过,移动的距离最大可达100米。
    
    吴沅

     
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