2021年8月20日一大早,神舟十二號航天員乘組就開始了第二次太空出艙,在近6小時的太空行走活動中,航天員聶海勝與劉伯明在湯洪波的配合下完成了三項任務:為空間站加裝熱控擴充套件泵組、抬升艙外全景攝像機d、組裝艙外工具箱。
航天員從艙內取出熱控擴充套件泵組
抬升艙外攝像機是第一次出艙做過的工作,上次抬升了a相機,這次抬升的是位於出艙口附近的d;組裝工具箱也比較好理解,空間站安裝維修維護需要一些專用工具,把它們固定在出艙口附近,以後每次太空行走任務就不用再搬進來搬出去,隨取隨用很方便。
只是這“熱控擴充套件泵組”到底是個啥,許多人就不容易理解了。打一個簡單的比方,它就是空調主機,專門給空間站調節溫度用的,航天員第二次出艙的最重要任務就是給天宮空間站裝一臺空調外機。
擴充套件泵組安裝的位置
大家都知道,高層住宅裝空調是個危險的活兒,你需要請專業的安裝師傅來幹,並且要繫上安全繩、將它牢牢地固定在欄杆上。
航天員在太空裝空調也是一樣,一不小心就可能飄走,所以安全繩是太空行走的必備之物。
高空裝空調
即便如此,航天員在出艙過程中的每一步還是得小心翼翼,不僅自己掛上“雙保險”,連隨身工具和即將安裝的“空調機”也都連上了安全繩,以防工具或裝置飄走。
裝置用安全帶連線
天宮空間站新安裝的熱控擴充套件泵組是一個50×50×60釐米大小的立方體裝置,它的重量約35公斤,由於空間站零重力環境,航天員移動它還是挺輕鬆的。
熱控泵組地面組裝完成
你可能會問了,咱們天宮空間站之前沒裝空調,航天員這兩個月到底是怎麼過來的?
空間站在距離地面約400公里高的太空飛行,這裡幾乎沒有空氣,陽光直射的地方,溫度超過150℃,而在太陽照不到的背陰面,溫度又低至-100℃以下。如此極端的溫差造成的結果是:空間站上面熱下面涼;飛到地球陰影區時全都涼透。
與此同時,空間站裡邊繁多的裝置時刻需要消耗大量電能,電器裝置產生的熱如果不能及時排出,會把空間站裡邊變成一個大烤箱,航天員沒辦法生存。因此為了航天員生存以及舒適的工作生活,熱控制系統不可或缺。
天和核心艙溫控系統
熱控制系統分為被動的隔熱系統和主動熱迴圈系統兩部分。在空間站的表面以及內部許多地方,密佈著粗細不等的管路,管路里充滿了冷卻液;所有的管路都連線到資源艙內的三臺迴圈泵上,迴圈泵在計算機的控制下一刻不停地運轉,將熱能輸送到空間站表面背陰面輻射出去。
天宮空間站上的迴圈熱泵可以連續不停地執行超過10年時間,儘管可靠性非常好,但這些泵因為安裝位置的原因,它們無法維修更換,萬一都壞了怎麼辦?這時候我們就需要另外加裝一臺“空調主機”,充當資源艙裡那三個熱泵的“備胎”。
備份空調安裝完畢留影
與中國空間站的熱擴充套件泵組相比,國際空間站“空調主機”就大多了。國際空間站上有兩臺熱迴圈泵(PM),尺寸各為175×127×91釐米,重達353公斤,它們安裝在主桁架上,用來驅動氨水來為空間站降溫,但是這兩個泵並非互為備份,而是同時執行。
2013年12月,由於其中的一臺熱迴圈泵壞掉了,國際空間站不得不停掉許多裝置以防止過熱損壞。接下來,宇航員們透過太空行走更換了一臺新的泵。實際上,在2010年8月,國際空間站上的PM泵就因為故障換過一次。
國際空間站熱泵體積碩大
國際空間站的熱泵(PM)不僅體積巨大,價格也非常昂貴,它當時的單臺造價達390萬美元,並且需要用太空梭運送到空間站進行更換,整個維修過程非常複雜,需要宇航員兩次出艙,因此換一個泵是件極為奢侈的事情。
中國天宮空間站的擴充套件泵可以獨立執行,它的體積比美國的PM小12倍,重量也輕了10倍,安裝過程極為簡單。航天員只需要將裝置運送到安裝位置固定在卡扣上,擰一下旋鈕接通電路、撥動扳手連通液氣迴路,十幾分鍾便可完成全部工作。而就是如此小的裝置、如此簡單的操作,就能讓空間站無憂執行。這說明中國空間站無論是熱迴圈系統的設計還是裝置功效都達到了一個新的高度。
中國太空空調安裝極為方便
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