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神舟21號乘組在軌修復飛船,舷窗的裂紋返回時會擴大,如何修復?

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神舟二十二號飛船給神舟二十一號航天員運送去了修復神舟二十號舷窗的裝置,但是具體如何修復并沒有說明。目前可以確定的是,航天員將用處置裝置在神舟二十號內(nèi)部修復舷窗,但是不會從艙外更換外層隔熱玻璃。



據(jù)了解,神舟二十號航天員是在11月4日日常巡查時,發(fā)現(xiàn)了飛船舷窗邊緣有一個局部異常現(xiàn)象,最初的照片是用相機拍的。航天員又用空間站上40倍的顯微鏡,對缺陷從不同角度進行了拍照。最終通過地面團隊確認神舟二十號飛船舷窗有一個小的三角區(qū)域出現(xiàn)了裂紋。

該裂紋出現(xiàn)在舷窗外層的隔熱玻璃上,返回的時候飛船將與大氣層劇烈摩擦會產(chǎn)生上千度的高溫,一旦出現(xiàn)極端情況,將會影響航天員的安全。地面團隊經(jīng)過仿真分析和風洞燒蝕試驗也發(fā)現(xiàn),該裂縫有進一步擴展的可能性。所以經(jīng)過安全評估和綜合評審決定讓神舟二十號乘組乘坐神舟二十一號飛船返回,然后對其進行修復,進一步研究裂紋的情況。



我們知道,返回艙的舷窗通常位于第二象限與第四象限,直徑約220毫米,滿足航天員目視觀察艙外的需求。

舷窗設計是保障航天員上升段、駐留段、返回段,安全可靠、順利執(zhí)行任務的關鍵設計,其核心在于解決駐留段高低溫冷熱交替實現(xiàn)玻璃的透光性密封性(通透,利于在軌觀察拍照等)以及返回段高溫防熱性與密封性的技術難題。



舷窗采用三層復合結構:外層防熱玻璃(耐2000℃高溫)、中層承壓玻璃、內(nèi)層密封玻璃。裂紋可能破壞熱防護完整性,再入大氣層時高溫高壓環(huán)境易引發(fā)連鎖反應(如外層崩裂、中層玻璃直面高溫),導致艙體失壓或燒蝕。



這次修復的目標很明確,就是通過航天員在艙內(nèi)加固的方式,讓神舟二十號具備運載貨物下行的能力,也就是說,只是防止該舷窗在返回時即便遇到極端情況,也不會影響艙內(nèi)物資安全,也就是“貼窗口貼”的方式。而不是通過在軌更換舷窗外層隔熱玻璃的方式。因為即便更換了,也無法滿足航天員安全條件:充分驗證的前提下。

實際上,我們看了這么多次神舟飛船返回,返回艙的舷窗破碎的情況也能看到,也并沒有影響到航天員的安全,但是“萬無一失”的原則就是排除一切可能性。



正是因為中國航天堅持:“絕不帶隱患上天,絕不帶隱患返回?!币约霸诔B(tài)化方面配置了“在軌飛船+發(fā)射飛船+地面熱備份飛船”,確保72小時應急響應能力,才有了我們20天內(nèi)完成應急發(fā)射的創(chuàng)舉。

這次在軌維修飛船舷窗本身,也是一次技術實踐。將為未來深空任務積累修復數(shù)據(jù)。也許以后再遇到類似問題,我們的航天員就會出艙更換零部件。



也可以肯定的是,神舟二十號飛船返回后,將為舷窗材料優(yōu)化、太空碎片防護等提供研究數(shù)據(jù)。換句話說,此次事件從一道裂紋演變?yōu)橹袊教祗w系化能力的“壓力測試”,印證了從技術冗余到文化內(nèi)核的全面成熟。

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