中新網(wǎng)10月16日電 題：中國“神舟”“神箭”攻關(guān)故事之一：返回艙上演生死時(shí)速
作者：石磊
按行家的說(shuō)法，飛船的載人環(huán)境是指生存環(huán)境與工作環(huán)境兩個(gè)方面。在生存環(huán)境中，又包括大氣環(huán)境、力學(xué)環(huán)境、溫濕度變化、大氣壓力控制等方面的指標。艙內環(huán)境直接影響到飛船載人飛行時(shí)航天員的生活、工作和安全。
說(shuō)到大氣環(huán)境，于飛船而言，在密封的艙段內，其實(shí)就跟家里裝修房子一樣，使用的各種材料加在一起，總會(huì )揮發(fā)出微量對人體有害的氣體，在里面呆的時(shí)間久了，就會(huì )對身體產(chǎn)生不良影響。
在設計飛船的初始階段，其實(shí)是考慮到這一點(diǎn)的。但畢竟經(jīng)驗不足，如對火工品的認識，對艙與艙的連接、分離，返回艙著(zhù)陸時(shí)拋傘艙蓋等以前沒(méi)有搞過(guò)的環(huán)節，雖然已采取了密封措施，試驗中還是出乎意料地發(fā)現了細小的縫隙。點(diǎn)滴的泄露，對無(wú)人飛行器影響不大，對載人飛行的影響則無(wú)限放大,直接影響人的生命安全。
因此，在航天員的這個(gè)“家”中，裝修一定得是一流的，選擇一流的設計，使用一流的材料，創(chuàng )造一流的環(huán)境，讓航天員在云海踏浪的旅途中全無(wú)生命之虞。力學(xué)環(huán)境包括沖擊、過(guò)載、振動(dòng)、噪聲、旋轉等相關(guān)指標的要求，比如過(guò)載不能超過(guò)多少G，噪聲不能超過(guò)多少分貝等。設計人員通過(guò)地面試驗以及空投試驗來(lái)獲取數據，看是否滿(mǎn)足指標的要求。一旦發(fā)現問(wèn)題，就得立即進(jìn)行整改。
2002年夏天，飛船返回艙著(zhù)陸沖擊試驗開(kāi)始在北京郊外進(jìn)行。其目的主要是考驗返回艙大底結構強度能否經(jīng)受住落地時(shí)的最后一擊。有人由此聯(lián)想：在飛船返回艙著(zhù)陸的一瞬間，萬(wàn)一緩沖發(fā)動(dòng)機不能正常點(diǎn)火工作，會(huì )對艙內的航天員造成怎樣的影響？這的確是個(gè)問(wèn)題。為此，在年輕的飛船副總設計師張柏楠的帶領(lǐng)下，一個(gè)叫做著(zhù)陸沖擊的專(zhuān)題攻關(guān)組成立了，成員來(lái)自研制飛船的中國空間技術(shù)研究院總體設計部、專(zhuān)業(yè)技術(shù)部、508所以及總裝備部的航天醫學(xué)工程研究所等單位。
專(zhuān)題攻關(guān)組從一切為航天員安全著(zhù)想，精心設置了十幾種試驗條件，也就是分析試驗飛船在各種不同的返回狀態(tài)下，會(huì )對航天員身體造成多大沖擊與傷害。萬(wàn)一飛船從太空返回時(shí)緩沖發(fā)動(dòng)機不工作，飛船飛速而下，后果不堪設想，因此必須有相應的并且可靠的對策。
生死時(shí)速，扣人心弦。這個(gè)問(wèn)題一直牽掛著(zhù)研制人員的心。
2002年4月，神舟三號飛船返回艙以完美的“坐姿”準確地降落在風(fēng)沙彌漫的內蒙古大草原上。一番長(cháng)途跋涉，返回艙安然運抵北京。技術(shù)人員對艙體進(jìn)行了仔細檢查，對測量結果進(jìn)行了綜合分析。專(zhuān)家們認為，這次的著(zhù)陸沖擊環(huán)境滿(mǎn)足醫學(xué)要求。
這是一次正常著(zhù)陸。如果是非正常狀態(tài)著(zhù)陸，比如返回艙上的緩沖發(fā)動(dòng)機不工作，情況就極端危險。沖擊過(guò)大，會(huì )導致航天員受不同程度的損傷。為慎重起見(jiàn)，載人航天工程指揮部多次商討徹底解決這個(gè)“萬(wàn)一”的隱患，穩妥可靠地保證航天員平安落地。從今年開(kāi)始，在北京郊外的試驗場(chǎng)，研制人員相繼做了十幾種工況的著(zhù)陸沖擊試驗，即通過(guò)不同的水平速度、不同的垂直速度、不同的姿態(tài)，進(jìn)行多種組合試驗，以此掌握相關(guān)數據，制訂相應的改進(jìn)措施。視野開(kāi)闊的試驗場(chǎng)內有一座高130多米高的鐵塔，吊臂長(cháng)長(cháng)的，遠遠看去就像一個(gè)大老吊。返回艙的投放試驗，就是將試驗專(zhuān)用艙吊上去，從高空施放，落地時(shí)砸在塔下一塊籃球場(chǎng)大小、被稱(chēng)為“著(zhù)陸床”的特殊土地上，完成返回艙的模擬降落過(guò)程。說(shuō)其特殊，是因為那里的土已非原生土，而是從遠方“移居”而來(lái)。
飛船按計劃是在內蒙古中部地區著(zhù)陸回收，為模擬真實(shí)環(huán)境，試驗用土本應取自?xún)让晒糯蟛菰�，但那樣做畢竟不太現實(shí)，路途遙遠，運輸不便。為此，負責此項工作的人員主動(dòng)求助專(zhuān)家幫忙。他們請清華大學(xué)巖土力學(xué)教授前往內蒙古實(shí)地勘察，甚至不惜用鉆機掘地15米取樣，最終弄清了當地土質(zhì)的有關(guān)參數，然后照“方”配“藥”，先后從北京、天津、河北一帶拉回了所需之材。這些“配方土”經(jīng)多次分層碾壓，達到四五米厚，精耕細作成了一塊土質(zhì)軟硬度與飛船返回艙真實(shí)落點(diǎn)一致的理想“試驗田”，以此得到的數據才更真實(shí)、準確。
2001年的北京，雨水特別多。從“試驗田”里挖出的土，水分明顯大了。為保證試驗質(zhì)量，他們將幾噸重的配方土重新挖起來(lái)，支起鐵板生上火，愣是“一鍋一鍋”地將這些寶貝土翻炒了一遍，直到“達標”為止。再次鋪好土后，他們細心地為“試驗田”蓋上了遮雨的塑料布，為試驗做好最充分的準備。給“試驗田”建起塑料大棚，安裝可移動(dòng)滑軌，那是后來(lái)的事了。
著(zhù)陸緩沖系統包括這樣幾個(gè)環(huán)節：緩沖大底、座椅緩沖器、座椅賦形墊聯(lián)合體和反推發(fā)動(dòng)機等。為降低著(zhù)陸時(shí)航天員受到的沖擊過(guò)載，飛船研制人員分別對這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節進(jìn)行了改進(jìn)，采取了針對性的措施。他們在緩沖大底與大梁之間加裝了泡沫吸能材料；對航天員座椅緩沖器加以改進(jìn)，并反復“磨合”，避免如萬(wàn)一出現“卡殼”現象而貽誤最佳啟動(dòng)時(shí)機，使其性能更加穩定，緩沖功能更有保證，可靠性更高。為此，他們先后進(jìn)行了55次試驗，獲取了大量試驗數據，檢驗了緩沖系統的緩沖能力。
分析表明，載人航天器在不同的飛行階段和不同的部位出現的故障概率均不一樣，一般在發(fā)射前準備和發(fā)射階段發(fā)生事故或故障較多；而航天員發(fā)生意外一般在上升段和返回段。2003年5月，在飛船著(zhù)陸沖擊已有較高可靠性的基礎上，航天科技集團公司主管載人航天工程的副總經(jīng)理許達哲等領(lǐng)導，積極倡導抓緊研制更好、更安全的著(zhù)陸緩沖機構，保證中國首位登上太空的航天員平安返回地球家園。
9月中旬，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月加緊研制改進(jìn)的新型座椅緩沖器安裝到了飛船返回艙內的航天員座椅下面。在緩沖發(fā)動(dòng)機因發(fā)生意外而不能正常點(diǎn)火工作的情況下，它可以將沖擊載荷產(chǎn)生的能量吸收，及時(shí)為航天員的生命安全提供保護。雖然它只是遭遇意外時(shí)才會(huì )被啟用的一個(gè)“備份”，但有它增添保險系數，研制者的心踏實(shí)多了。
