《首次空间出舱活动》PPT课件.ppt

首次空间出舱活动 具有里程碑式的意义“太空行走” 有望实现中国宇航员的第一次“太空行走”。将在中国航天 史上留下浓重一笔 。对中国航天事业的发展更是具有里 程碑式的意义。太空行走与人们在地面行走完全不同。因 为太空一无人行道，二没有马路，所以无处可走；而且航 天员在太空处于失重状态，飘来飘去也没法行走。航天员 移动身体是靠手、靠自身用力和机械臂或载人机动装置， 而不是通过脚。为了方便航天员的行动，设计人员在航天 器的里外都安装了一些扶手，航天员可用手握住一个个扶 手来回移动身体。太空行走只是一种俗称，严格地讲应 该叫出舱活动”。宇航员要在陆地的中性水槽中模拟太空 行走。别看他们在太空中的动作很慢，其实飞船的飞行速 度是每秒7.9公里，航天员是在用这个速度在行走。 两人进入轨道舱一人进行太空行走 首次出舱活动 神舟七号载人航天飞行的任务是实现航天员首次 空间出舱活动 。是中国突破航天员出舱活动的重 大关键技术，实现出舱活动是载人航天活动中一 项十分复杂而又必须突破的关键技术，主要是为 以后建立空间站、进行太空组装或维修做准备。 这次任务进行航天员空间出舱活动，其技术难度 和风险性很大，无论是技术攻关、产品研制、航 天员训练，还是任务组织指挥，都面临前所未有 的挑战。 在近一个小时的行走中，航天员将系上一种特殊 的绳子，自己爬回飞行舱。 “神七”航天员将出舱一小时 航天员出舱活动的两种方式 “航天员的出舱活动有两种方式，一种是脐带式， 一种是自由式。” 采用“脐带”式进行出舱活动时， 航天员会通过一根“脐带”跟载人航天器相连。这条“ 脐带”有两个作用：一是提供生命保障功能，航天员 在舱外所需要的氧气、压力、冷却工质、电源和通 信等都是通过“脐带”由载人航天器提供的；二是起 保险作用，防止航天员漂离载人航天器太远而回不 来。“带子一般不超过5米，可以保证带子不会绕在 一起，所以“脐带”式出舱活动都不会离载人航天器 太远。” “自由”式出舱距离比较远，最远可以达到100米。 航天员舱外行走图 采用“脐带”式行走说 “航天员的出舱活动有两种方式，一种是脐带 式，一种是自由式。” 采用“脐带”式进 行出舱活动时，航天员会通过一根“脐带”跟载 人航天器相连。这条“脐带”有两个作用：一是 提供生命保障功能，航天员在舱外所需要的氧气 、压力、冷却工质、电源和通信等都是通过“脐 带”由载人航天器提供的；二是起保险作用，防 止航天员漂离载人航天器太远而回不来。出去行 走的航天員屆時將用繩子綁住自己，回來時需要 靠雙手作用爬回來。“带子一般不超过5米，可以 保证带子不会绕在一起，所以“脐带”式出舱活 动都不会离载人航天器太远。” 航天员首次空间出舱活动内容 国外“自由式太空行走”情况 进行“自由”式“太空行走”时，航天员在出舱时还 要要携带一套载人机动装置，上面装有20多个氮 气喷管，就如同背着一个小火箭，通过控制火箭 的方向和推力进行“太空行走”。按照设计，“自 由”式出舱距离最远可以达到100米。 “在国外，自由式出舱使用的载人机动装置的研 制费用要上亿美元，一套装置的生产成本也在 1000万美元左右；脐带式出舱技术相对比较简 单，也比较安全，国外首次进行太空行走时都采 用这种方式。 美俄的气闸设置 在国外一般是将轨道舱作为气闸舱使用 。 俄罗斯的飞船将此设施专门做成了一个舱， 叫“气闸舱”；而美国的飞船也有类似设施， 但他们没有把它专门做成一个“舱”，美国的 飞船是“两舱结构”，只有指令舱和仪器舱， 进出太空的这一设施直接就安装在指令舱里 。 神七气闸舱有两个闸门 要实现航天员出舱、进行太空行走，就要对飞船 做改动。在飞船的轨道舱和返回舱之间加一个重 要设备气闸舱，气闸舱是航天员出舱的重要门户 ，这是航天员出舱前卸压用的，它是航天员出舱 活动的门户。载人航天器的气闸舱一般有2个闸门 ，一个与座舱连接叫内闸门，另一个是可通向太 空的外闸门。航天员出舱时先走出内闸门，然后 关闭内闸门，把气闸舱内的空气抽入座舱内，当 气闸舱内和外空压力相等时就可打开外闸门进入 太空了。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作 ，这颇像船过水闸。内外闸门的气密性绝对可靠 是气闸舱工作的基本条件，闸门的启闭须十分小 心和熟练，避免漏气很重要，否则极危险。” 。 气闸舱不但可以避免舱内泄气，还能让航天员在 出舱前有一个适应过程。 首度曝光国产“神七”出舱航天服及气闸 舱 国产出舱活动航天服也配备了喷气背包 航天员在太空处于失重状态，太空行走其实 是“出舱活动” 航天员出舱情况 “神七”航天员将进行太空行走，并放飞飞船携带 的一颗小卫星，在近一个小时的行走中，“神七 ”发射升空后，将在341公里高度的绕地轨道飞行 ，3名航天员中只有1人出舱行走，其他两人要在 舱内辅助以及做一些应急的准备。3个人在天上待 7天，上去的时候可以带300公斤的东西，回来的 时候可以带一百公斤的东西。航天员出舱接近一 个小时，出舱后要放飞飞船携带的一颗小卫星。 出去行走的航天员届时将系上一种特殊的绳子， 回来时需要靠双手作用自己爬回飞行舱。 而且航天员在太空行走过程中速度和飞船是一致 的，也就是每秒七八公里。 神七航天员出舱活动模拟图 航天员出舱过程很危险 出舱过程看似很简单，实际上很危险，出舱的过 程，要保证整个通讯的畅通，这也是测控难度大 大高于神六的原因。他说，舱外航天服的构造很 复杂，基本相当于一个飞行器，不仅能抗辐射， 抗高温低温，还要保持一个密闭的微循环。地面 测控不仅要控制飞船，也要能测控航天服，相当 于同时测控两个航天器，地面指挥中心要随时知 道航天员的身体情况和环境参数，对航天服发出 指令。出舱行走的技术难度很大。航天员要脱离 母航天器到太空中进行科学观察研究、修理飞船 及空间站的表面，还要在太空行走。 航天员活动的主动性大于被动性，对航天员的身 体、技术和心理都提出了更高的要求。 舱内及舱外航天服 这是神六的舱内航天服 杨利伟穿过的航天服 神六航天员的舱内航天服。 舱内航天服构造示意图 特殊的舱外航天服 此前我国三位航天英雄在太空中所穿的都是舱内 航天服，而在执行“神七”出舱任务时，必须身着 特殊的舱外航天服。神舟七号宇航服从气密、通 信、排泄、通讯、电源、活动关节等各方面，都 要比神六有较大提高。 “舱外航天服的技术要复杂得多，一套装有便携式 生命保障系统的舱外航天服，质量有100多千克 （舱内航天服质量为10千克）。 航天员出舱，要在太阳下晒，几百度的高温，还 有太空粒子，所以对航天服的要求很高。神七航 天服，能防流星体袭击 。能够满足出舱行走的宇 航服，不仅要防辐射，还要能够抵抗-100的低 温。 俄、美舱外航天服 美式航天服由软材料制造而成，上下分身 ，航天员需要在别人帮助下才能穿得上。 俄式航天服呈半软半硬状态，除了胳膊和 腿部为软材料制造外，其余部分全部为金 属材料，它属于“自穿”式的。“神七”航天 员穿的舱外航天服由我国自主研制开发， 但更多借鉴了俄式航天服的特点。 舱外航天服构造示意图 美式舱外航天服简图 美国阿波罗登月航天服 美国航天飞机舱外航天服 美式舱外航天服实图 俄式舱外航天服简图 俄罗斯海鹰-M型出舱活动航天服 俄罗斯海鹰-M型出舱活动航天服的喷气背包 采用世界上最昂贵的衣服 中国航天员穿着的服装，采取的是从背后钻 进去，然后密封上的航天服，这是世界上最 昂贵的衣服。包括空气、通信、排泄、通讯 、电源、活动关节等都被汇聚在一个“包裹” 里，而这个包裹是被宇航员“背”着的，背着 它就相当于背着一个“小飞船”；如果宇航员 要行走，可按动服装上的“行走器”，非常方 便。功能齐全，但它可“价值不菲”，每套价 格高达8000万人民币。外电称新航天服每套 1.6亿元 目前世界上最贵宇航服造价为150万美元。 目前中国自主研制的出舱服也已经研制完毕。中国曾向 俄罗斯购买了全套的出舱服，“神七”航天员将身着哪套“ 太空行走”，还要进一步对比性能后确定。 便携式生命保障系统 背包装置，又被称为便携式生命保障系统，主要 由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷 却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设 备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分 系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供 呼吸用氧，并控制服装内的压力和温度，清除航 天服内二氧化碳、臭味、湿气和微量污染。当航 天员出舱活动时，将背包装置与舱外航天服配套 使用，可以保证航天员在舱外活动长达8-9小时 之久。 俄式舱外航天服结构示意图，中国与其类似 。 在航天服中通话和呼吸 航天服上有个纤维罩，包含了免提装置的通讯用的麦克风 及喇叭，配合航天服中的传输器及接收器，可以使宇航员 与地面控制中心及其他的宇航员通话。舱外航天服还能产 生助力，使宇航员在太空穿梭机外能自由行走。 航天员会呼出二氧化碳。在航天服这个密封的空间中 ，如不除去二氧化碳，那它的浓度会上升至危险程度，令 宇航员死亡。空气首先会进入一个装有木炭的盒子除去臭 气，接着便会进入过滤二氧化碳的部分，随后，经过一个 风扇，在纯化器中除去水蒸气后再回到水冷系统。空气的 气温维持在12.8摄氏度，航天服上的转换装置可提供长达 7小时的氧气供应及二氧化碳的去除。 教练员检查舱外航天服 宇航服上的银蓄电池 其次在飞船的运行中，电源担负着舰船系统的一 切供电任务。专家说，“神七”飞天，航天员的宇 航服上将配有一块特制的银蓄电池。当航天员进 行舱外活动时，它就开始源源不断地输出能量， 待电时间将比原来提高2到3倍。 中国航天科工集团061基地梅岭化工厂厂长 魏俊华说：“对我们来讲就是新研制了一块电池， 是用在宇航服上的。它要求低温，因为在太空上 温度很低，航天员要出舱，就要在低温下保证银 蓄电池能工作。” “神七”航天服相当于一个小型飞行器 航天员所穿的航天服按照功能可分为舱内用航天服和舱外 用航天服。舱内航天服也称应急航天服，当载人航天器座 舱发生泄漏，压力突然降低时，航天员及时穿上它，接通 舱内与之配套的供氧、供气系统，服装内就会立即充压供 气，并能提供一定的温度保障和