活动|不容易!航天员的出舱活动,也讲究“窗口”


航天员在轨执行飞行任务时 , 将根据任务安排适时开展舱外活动 。 为确保航天员的生命安全和任务的圆满成功 , 出舱活动窗口的选择至关重要 。 航天员出舱活动窗口的选择可分为两个阶段 , 首先是基于任务需要与保障条件的宏观时间窗口的选择 , 其次是结合实施出舱活动的各类约束条件选择具体的出舱时间窗口 , 这就需要综合考虑空间站能源约束、空间环境、气象条件、天地作息等多种因素和条件约束 , 进行分析后确定 。
能源约束
在天和核心舱单舱飞行期间 , 考虑机械臂舱外运动路径的安全性 , 在出舱活动期间 , 太阳帆板将被设置为垂直归零状态 , 不再跟随太阳转动 。
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航天员从核心舱执行出舱活动时 , 太阳帆板设置为垂直归零状态 。
在核心舱与问天实验舱一字构型飞行期间 , 两舱所需能源分别由各自的太阳帆板供应 。 当出舱活动仅使用问天实验舱小机械臂支持时 , 核心舱太阳帆板不受影响 , 可正常跟随太阳转动保障核心舱能源供应;为了防止问天实验舱太阳帆板转动时遮挡中继天线通信 , 并综合考虑小机械臂运动路径安全性 , 会将问天实验舱太阳帆板设置为水平归零状态 , 不再跟随太阳转动 。
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航天员从问天实验舱执行出舱活动时 , 太阳帆板设置为垂直归零状态 。
也就是说 , 由于太阳帆板的设置 , 需在合适的太阳入射角范围内 , 才能保障能源供应 , 因而对出舱活动窗口选择产生了约束 。
待空间站三舱能源并网之后 , 可采用非出舱作业舱段的太阳帆板来保障空间站平台能源供应 , 届时出舱活动窗口选择将不再受到能源约束 。
空间环境
在满足空间站能源约束的前提下 , 出舱活动窗口选择需考虑空间辐射环境对航天员的影响 , 根据空间环境预报对出舱活动窗口进行分析 。 结合太阳质子事件和地磁暴发生概率预测结果 , 避开空间天气事件;根据南大西洋异常区特点 , 结合我国舱外航天服屏蔽能力实际 , 综合分析确定监测预报条件 , 并进一步根据空间站组合体运行轨道 , 对出舱活动窗口进行分析并提出建议 。
气象条件
出舱活动期间 , 由中继卫星提供测控通信支持 。 由于中继传输数据量很大 , 在传输过程中若受到雨衰影响会导致天地通信受到干扰 , 因此在进行出舱活动窗口选择时 , 还需参考气象预报结果 。
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天地作息
在中国空间站中 , 约每90分钟就会经历一轮昼夜交替 , 为便于天地工作开展 , 需综合考虑航天员的身体状态及天地同步作息制度 , 尽量安排在北京时间白天进行出舱活动 , 以保障航天员和地面支持人员均能以最佳状态实施出舱活动 。
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如果多次出舱活动接续实施 , 需给航天员预留充分的休息与恢复时间、必要的在轨训练时间 , 以及舱外作业设备测试与准备、舱外航天服消耗品换装等工作耗时 。
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