11月29日，长征二号F遥十五运载火箭托举神舟十五号载人飞船顺利起飞，护送费俊龙、邓清明、张陆3名航天员进入太空，圆满完成了中国空间站建造阶段的最后一次发射任务。神舟十五号载人飞船与形成“T”字基本构型的空间站组合体成功对接后，我国首次实现空间站6个型号舱段组合体结构和6名航天员在轨驻留。
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火箭逃逸救生系统。资料图片/航天科技集团四院供图
“生命之塔”让航天员放心出征
在神舟十五号飞船发射任务中，中国航天科技集团有限公司四院承担了被誉为航天员“生命之塔”的火箭逃逸救生系统的全部动力装置、神舟飞船的全套结构密封系统等产品的研制生产任务，分别应用于火箭和飞船系统，全程为空间站建设护航。
记者从航天四院获悉，该院研制的产品涉及“箭、船、站、服、员”五大系统，为航天员长期在站工作生活提供安全和生活保障，让驻守在“太空家园”的航天员安心工作。
由于头顶标志性形似“避雷针”的装置——火箭逃逸塔，长征二号F火箭成为长征系列家族中辨识度最高的一款火箭。其逃逸系统由大小10台发动机组成，全部由航天四院研制。
据介绍，逃逸系统全部采用固体火箭发动机，具有瞬间产生巨大推力的特点，被形象地称为火箭上的“救生艇”。逃逸系统由低空和高空两组发动机组成，分别承担从火箭起飞前30分钟到起飞后120秒，起飞后120-200秒左右两个时间段内的救生任务。
第一阶段为低空逃逸，救生任务主要由逃逸塔完成，被称为“有塔逃逸”。逃逸塔由大小6台固体发动机组成，包括1台逃逸主发动机、1台分离发动机和4台偏航俯仰控制发动机。在火箭起飞前30分钟到起飞后120秒内、飞行高度39千米以下时，如果发生危及航天员生命安全的重大故障，逃逸主发动机会按指令点火工作，配合偏航俯仰控制发动机，像拔萝卜一样，将航天员乘坐的轨道舱、返回舱从火箭整流罩中拖拽到1500-2000米外的安全区域，再通过携带的降落伞减速，安全着陆。如果这一阶段火箭飞行一切顺利，120秒后分离发动机会点火工作，实现逃逸塔与箭体的自行分离。低空阶段的护航任务顺利完成。
第二阶段为高空逃逸，救生任务主要由安装在飞船整流罩上的4台高空逃逸发动机完成，被称为“无塔逃逸”。火箭飞行时间120-200秒、飞行高度39-110千米之间，一旦逃逸系统检测出火箭发生了威胁航天员生命安全的重大故障，逃逸系统会自动发出，或者航天员和地面工作人员手动发出逃逸指令，高空逃逸发动机就会点火工作，完成救生任务。其间，如果火箭飞行一切顺利，200秒后，高空逃逸发动机会与整流罩一起与箭船分离。至此，发射阶段的护航使命就全部完成。
自1992年中国载人航天工程正式开展以来，航天四院研制的火箭逃逸救生系统固体发动机随同长征二号F火箭一起，先后参加了从神舟一号到神舟十五号的多次无人、载人飞行和交会对接任务，助力完成了历次完美飞行。
空间站密封材料。资料图片/航天科技集团四院供图
舱体密封件能经受-70℃~200℃高低温交变
在外太空环境下，密封性能是飞行器的关键。动、静结构与机构的密封构成了飞船、空间站的舱体结构密封系统，对隔离舱体与外层空间、支撑舱内安全独立的生存环境起着至关重要的作用。
航天四院相关负责人介绍，由于外太空的复杂环境，要求密封件在高真空、高低温交变、紫外辐照、带电粒子辐照和原子氧侵蚀、组分容易挥发等特殊环境下使用不产生降解、老化和龟裂等，始终保持可靠的密封性能。另外，由于舱内载人环境的特殊要求，密封材料还必须具有极低的挥发性且无毒、无污染。
未来，航天员将在空间站中长期驻留实验，必须保证舱内压力、温度、湿度、气体成分等航天员生存条件。除了密封性能要安全可靠，还要求密封件材料安全无毒，能经受住-70℃~200℃高低温交变等各种空间复杂环境的长期考验，可安全使用30年。
经过试生产，航天四院研制的密封件尺寸精度完全满足要求，尺寸超差范围不超过0.01毫米，相当于头发丝的1/5。选用的每种材料都经过了近百次的试验验证，确保其安全性能。生产的高性能密封样件，达到国际同类产品水平。
此外，在神舟十五号飞船发射任务中，航天四院42所承担了舱外航天服上所有橡胶件的研制与生产。该所为航天员量身定制的舱外航天服橡胶件主要包括三类产品，分别是舱外航天服主气密层、手套橡胶件、连接处密封件。
其中，主气密层涉及肩、肘、臀、膝、踝等多个活动关节，为航天员在太空超低温条件下灵活出舱活动提供必要的基础防护；手套橡胶件是航天员舱外航天服手套的重要部件，能够为航天员进行舱外作业时提供灵活操作功能和必要的防护；连接处密封件能够耐受空间环境，既确保密封严丝合缝，又确保了航天服关节灵活自如。
据介绍，该系列橡胶件具有高强度、高抗撕、耐高低温交变等性能，空间环境适应性良好，采用材料无毒、无污染，各项空间环境耐受性能均达到国外同类材料水平，满足空间飞行器卫生学标准的要求。
航天员舱外航天服手套。资料图片/航天科技集团四院供图
舱载医监设备担任航天员的“私人医生”
在本次任务中，中国航天科技集团有限公司九院为飞船和火箭配套生产了专业多、数量大的智能产品，为任务圆满成功发挥了关键作用。
航天员进入太空后，真正的考验才刚刚开始。据航天九院介绍，飞船每90分钟就绕地球一周，相当于地面上一个昼夜。而人体由于长时间待在地面上，已经形成了固定的生物钟。试想一下，突然把人体的生物钟拨快16倍，将是怎样一种情况？此外，在太空中微重力的影响下，人体的方位感荡然无存，要比晕车还难受百倍。
在这样复杂恶劣的环境中，航天员的健康一旦出现状况，又没有医生现场治疗，该怎么办？为此，航天九院771所研制了一种舱载医监设备，它是飞船航天员生理信息测量系统的数据处理中心，担负着航天员“私人医生”的重要角色。
该设备可实时全程监测航天员在飞行过程中的心电、心率、呼吸、体温、血压等数字生理信息数据，在飞行期间对航天员进行医学监督及医学保障。通过遥测和通讯装置，将检测到的信息传送到地面，供地面医务工作者观察、分析，指导航天员应对突发的健康状况。
据介绍，航天员在飞船中活动频繁，人体血压、脉搏等弱信号的采集比较困难，所以与一般医用监测仪器相比，舱载医监设备除了要高可靠和安全外，还要具备检测、存储、传输和处理的功能，信号要通过多种通道传输到主机仪表和装置，实现对航天员全面有效的医学监督。
此外，航天员在太空中生存并进行科研试验活动，一个舒适安全的工作和生活环境至关重要。这就需要航天九院771所为神舟飞船配套的环境控制和生命保障数据处理装置。
该所相关负责人介绍，环控数据处理装置是载人飞船环控与生保分系统的数据采集、处理和控制设备，负责采集飞船内的环境参数和生命保障参数，通过对参数的处理运算，准确控制各类动作部件的调节，保证飞船舱内维持合适的氧气浓度、温度和湿度等。
新京报记者 张建林
