5月30日9时31分,神舟十六号载人飞船成功发射。中国航天科技集团有限公司四院42所(下简称航天四院42所)一片欢腾。该所承担了神舟十六号载人飞船逃逸火箭发动机推进剂、CO₂吸收药盘、飞船舱体密封件、出舱航天服密封件、“太空厕所”组件等多项研制生产任务,“襄阳造”再次为航天员保驾护航。
千万次试验确保100%的可靠性
(资料图片)
火箭逃逸救生系统动力装置被誉为航天员“生命之塔”。载人火箭顶部有一个标志性装置——火箭逃逸塔,一旦火箭飞行出现意外逃逸系统立即启动,逃逸塔将以比火箭飞行更快速度脱离主体降落到安全位置。
“动力源是逃逸系统关键,其推进剂必须具备高安全性、高燃烧速度、高可靠性。”李华在航天四院42所从事逃逸火箭发动机推进剂配方研制工作20多年。她介绍,火箭上升过程中有极高速度,需要在2秒钟之内把逃逸塔带到安全区域,可靠性须100%。
研发人员对10多种原材料开展成千上万次试验,对相关力学性能、燃烧性能、安全性能等进行验证,成功完成护航使命。
一呼一吸和地球一样
舱外航天服上有一个净化装置,用于净化航天员呼出的二氧化碳,保证浓度在安全范围内。
由42所研制的吸收药盘就是CO₂净化装置中的关键部件,安装在舱外航天服背包内,尺寸小,吸附功能大。
这个药盘直径只有十几厘米,高度三厘米。研制出这个小药盘,课题组周渝淞、牛同锋用了6年时间。周渝淞说,太空每一件产品都有严格要求,为达到可靠度0.9999的要求,想过很多造型设计,最终蜂巢给了启示。
材料、配方的研究进展都很顺利,“拦路虎”出现在打孔上。“一个小药盘要打300多个孔,手工打孔要三、四小时。”周渝淞说,通过数控机床技术,保证了药盘产品外观平滑完整,无裂纹,外形尺寸及孔位保证一致。
密封材料可以在天上服“长役”
飞船舱体密封件直接影响航天员生命安全,42所已为飞船提供万余件密封件,一次性检验合格率均为100%。
特种橡胶材料与工艺课题组李杰介绍,飞船各舱体间是“独立单元房”,舱门是连接和隔离空间站各舱体重要机构,不仅要严丝合缝更要经久耐用,密封性能至关重要。舱门抗静电密封材料是新挑战,其表面会产生静电吸附,影响产品密封效果。
“过五关斩六将,每一项指标都是一道坎。”李杰说,课题组攻克静电吸附、材料力学性能、压缩永久变形、低温性能、老化性能、撕裂强度、气味等级、防霉等级、可凝挥发物含量等一道道“硬坎”,最终实现综合性能满足设计要求。
赵志祥是李华爱人,跟产下厂实验,一下厂就是一个多月。长寿命和静密封材料产品顺利通过综合性能考核验收,并成功攻克大尺寸密封材料研制工作,产品经受地面8万次疲劳试验,并通过-90到200℃高低温交替变化等严苛环境考验。
密封件精度相当于头发丝1/5
航天员出舱时,舱外航天服是安全唯一屏障,被誉为“生命盔甲”。2014年,42所特种橡胶材料与工艺课题组开始二代航天服密封件研制。
“地球上平常一个动作要在太空中完成,对航天服灵活性要求很高。”课题负责人王凡说,一件舱外航天服包含几十种密封件。主气密层是舱外航天服核心部件,保护航天员不受宇宙空间恶劣环境影响。“气密层产品结构复杂,厚度只有0.4毫米,壁薄曲面有大波纹,尺寸精度高、成型难度大。”王凡和组员们攻克难题,实现我国舱外服主气密层自主研发。掌指气密手套是舱外服手套另一部件,首次将机械手引入舱外服手套研制生产。
“系列密封件产品最大直径接近3米,周长9米,不能超过0.01毫米误差,相当于一根头发丝的1/5精度。”王凡很自豪。
“太空厕所”襄阳贡献
襄阳承接研制的“太空厕所”核心组件为大便袋上盖组件。周渝淞说,用于空间站航天员日常产生排泄物及呕吐物杀菌处理,为航天员长期工作生活提供安全、卫生、舒适、温馨的“空间家园”。
周渝淞说,上盖组件产品在随飞船上行至到达空间站,会经历各种复杂发射振动力学环境,上盖组件中的防腐剂颗粒可能会少量脱落掉粉。为防止发生粉末掉落,课题组通过大量对比试验,筛选出比重低、抗拉强度高、冲击韧性好的原材料,进行试验成功“交货”。
(湖北日报记者 孙滨 汪璐 通讯员 席玲)
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