图6-3 舱内航天服
飞船座舱失压是一种十分严重的故障状态,直接威胁航天员的生命安全。飞船内专为航天员配备了一种特殊的个人防护装置,即舱内航天服(图6-3)。舱内航天服与环控生保分系统的供气调压、航天服循环等子系统配套,构成了飞船座舱压力和大气控制的安全冗余。一旦座舱失压,可为航天员提供有效的安全保障。
中国航天员使用的舱内航天服,采用头部与躯干肢体连为一体的“软式”服装结构和开放式的通风供氧方式,由压力服、航天头盔、航天手套、压力调节器、压力表、应急供氧与通风管路、生理测试与通信电缆等组成。压力服是舱内航天服的主体,内层是气密层,维持压力工作状态下的服装气密性;外层为限制层,承受服装余压,并保持供氧加压状态时航天服的拟人形态。
在飞船飞行过程中相对的事故高发段(通常包括飞船入轨前的发射段、飞船进入返回程序到返回舱着陆的返回段,以及飞船实施变轨和交会对接的飞行时段),航天员应该穿着舱内航天服坐在航天座椅上,系好束缚带,连接好通风和应急供氧管路,实现与环控生保分系统的衔接;连接好生理测试和通信电缆,实现与舱载医监设备的衔接;带上航天手套、关闭面窗并完成航天服的气密性检查,使航天服处于完好的工作准备状态。此时,通过服装风机给航天服内通风换气,一旦发生压力应急,航天服系统会自动转入应急工作模式。
在轨道飞行期间,航天员穿着的是舱内工作服。一旦出现紧急情况,航天员应迅速换上舱内航天服,并完成一系列准备工作。举例来说,假设飞船出现泄漏,导致座舱失压,舱内压力持续下降,并出现了舱压下限报警,航天员必须尽快转入飞船的压力应急工况。从舱压报警起,航天员就要按照“压力应急故障处理程序”要求,迅速穿上舱内航天服,进行必要的现场撤收和管理,进入返回舱。然后,关闭轨道舱与返回舱之间的气密舱门,就坐于航天员座椅上,在舱压下降到54千帕之前,完成上面的一整套准备工作。舱压下降到54千帕时,应急供氧管路自动接通,以每分钟21升的流量为航天员输送纯氧,并维持航天服内部约40千帕的工作压力。氧气从应急供氧管路进入服装,主要部分被导向头盔和航天员面部,保证航天员呼吸,多余氧气从胸前的压力调节器排出,同时带走航天员呼出的二氧化碳和服装内的废热。此过程可以维持6小时,这6个小时足以保证飞船择机返回地面。
航天服与环控生保分系统协同实现的压力应急功能,应在地面“压力应急模拟试验舱”进行反复的试验验证,并完成1∶1的真人试验;压力应急飞行处理程序应写入航天员的飞行手册;航天员应熟知该程序的内容和要求,在地面经过反复训练,并在压力应急模拟试验舱进行真实工况下的演练。
为了确保航天员安全,这样的设计、试验和训练是完全必要的。