氣閘艙概論

1、氣閘艙概論氣閘艙概論氣閘艙是航天員太空行走時進(jìn)出太空的“門戶”。氣閘艙的英文是Airlock，直譯是氣閘。氣鎖或氣塞，是供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置。它是指居于兩個大氣壓力不同的空間之間的一個艙室，艙室兩邊裝有兩扇不透氣的門，目的是防止兩個空間之間的氣體交流。1氣閘艙的作用氣閘艙的作用從載人飛船上進(jìn)行太空行走一般都不需要氣閘艙，雖然蘇聯(lián)的“上升2號”飛船上有氣閘艙，但蘇聯(lián)和美國的其他飛船上并沒有氣閘艙。不過從航天飛機(jī)和空間

2、站上進(jìn)行太空行走必須有氣閘艙。為什么載人飛船上可以沒有氣閘艙，而航天飛機(jī)和空間站上必須有氣閘艙呢？這是因為載人飛船座艙內(nèi)航天員的活動空間比較小，其中雙子星座飛船僅有2.55立方米，阿波羅飛船為6.17立方米。在太空行走時，打開艙門，座艙減壓到零，讓航天員出艙，當(dāng)航天員完成太空行走回來后，再關(guān)上艙門，重新給座艙加壓，不會浪費太多的氧氣。而且每次飛行中航天員從飛船上進(jìn)行太空行走的次數(shù)也不多，因此完全可以不用氣閘艙。但從空間站上進(jìn)行太空行走則

3、不同，空間站內(nèi)航天員的活動空間一般都是比較大，如天空實驗室為361立方米，國際空間站為908立方米?？臻g站上如果沒有氣閘艙，在航天員太空行走時要將艙內(nèi)的空氣全部放空，當(dāng)航天員回來后又要重新加壓，將會造成極大的氣體浪費。何況航天員在空間站上一般要進(jìn)行多次太空行走，因此從空間站上進(jìn)行太空行走，必須要有氣閘艙。航天飛機(jī)乘員艙內(nèi)的空間也比較大，因此也需要設(shè)氣閘艙。2氣閘艙結(jié)構(gòu)與原理氣閘艙結(jié)構(gòu)與原理要進(jìn)行太空行走首先要使用的一個重要設(shè)備是氣閘艙，

4、它是航天員出艙活動的門戶，有兩個作用：一是在打開艙門時防止艙內(nèi)的氣體泄露，二是在航天員出艙前對大氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。氣閘艙有兩個氣閘門，一個與密封座艙連接，稱內(nèi)閘門；另一個是可通向太空的外閘門。閘門的啟閉可用電動機(jī)構(gòu)，也可手動。氣閘艙內(nèi)設(shè)有閘門控制臺。開啟閘門前的給氣排氣裝置。通信和照明設(shè)備，以及航天員出艙活動穿的航天服。閘門的啟閉必須十分小心和熟練，避免漏氣危險。航天員出艙進(jìn)入太空活動前，在座艙內(nèi)穿好航天服，走出內(nèi)閘門后關(guān)閉內(nèi)閘門，把氣閘

5、艙內(nèi)空氣抽入座艙內(nèi)，當(dāng)氣閘艙內(nèi)和外界空間的壓力相等時才能打開外閘門進(jìn)入太空。航天員返回氣閘艙時按相反的順序操作：關(guān)閉外閘門，把座艙內(nèi)的空氣泵入氣閘艙，待兩者壓力相等時，打開內(nèi)閘門，航天員就可進(jìn)入座艙內(nèi)。外閘門的氣密性絕對可靠是氣閘艙工作的基本條件，閘門的啟閉須十分小心和熟練，避免漏氣很重要，否則極危險。蘇聯(lián)“上升”2號載人飛船首先應(yīng)用了氣閘艙，航天員Α.Α.列昂諾夫利用它走出艙外，進(jìn)入太空。由于美俄艙外航天服存在差異，所以從俄羅斯艙段出

6、艙必須穿俄制航天服，從美國航天飛機(jī)出艙要穿美制航天服。不過，從采用特殊設(shè)計的國際空間站“探索號”氣閘艙出艙，穿美俄兩種艙外航天服皆行?？臻g站內(nèi)的大氣壓力為1個大氣壓，即101.4千帕，而美制艙外航天服內(nèi)的壓力是29.6千帕，如果航天員在艙內(nèi)穿上航天服，從高壓環(huán)境很快轉(zhuǎn)為低壓環(huán)境，就會患減壓病。如果在氣閘艙內(nèi)，高低壓環(huán)境之間有一個過度，再加上預(yù)吸氧，就可以預(yù)防減壓病的發(fā)生。3氣閘艙的設(shè)計要求氣閘艙的設(shè)計要求氣閘艙設(shè)計的關(guān)鍵是艙門，因此對氣

7、閘艙的設(shè)計要求重點是對艙門的設(shè)計要求。以下是美國航宇局對航天飛機(jī)和“國際空間站”氣閘艙設(shè)計提出的一般設(shè)計要求和對艙門的設(shè)計要求。對氣閘艙的一般設(shè)計要求：(1)氣閘艙內(nèi)的容積應(yīng)滿足航天員完成各種出艙活動任務(wù)的需要；(2)氣閘艙能給出艙活動航天服的生命保障系統(tǒng)補充消耗品；提供維修。保養(yǎng)和測試航天服的設(shè)備；同時還有存放航天服的空間和設(shè)施；(3)氣閘艙應(yīng)提供航天員工作或穿行的扶手和腳限制裝置；(4)氣閘艙內(nèi)的所有設(shè)備都能容許穿著航天服的航天員操

8、作和使用。對氣閘艙艙門的設(shè)計要求：5和平號上的氣閘艙和平號上的氣閘艙和平號空間站上的氣閘艙位于“量子2”艙內(nèi)?！傲孔?”艙重19600千克，直徑4.35米，長13.7米，內(nèi)部可供使用的容積為61.3立方米。艙內(nèi)又分成3個艙：氣閘艙。中央科學(xué)儀器艙。基礎(chǔ)服務(wù)與貨艙。氣閘艙在“量子2”艙向外的一端，內(nèi)有一個直徑為1米的艙口，能夠容許穿著出艙活動航天服和載人機(jī)動裝置的航天員通過。中央科學(xué)儀器艙也有艙門，可以密封和減壓，因而可以作為備用氣閘艙或

9、氣閘艙的擴(kuò)大部分。除了供出艙活動外，氣閘艙內(nèi)還是存放載人機(jī)動裝置和航天服的“倉庫”?！傲孔?”艙1989年才加到和平號空間站上。在這之前航天員是通過僅有0.8米直徑的對接艙口出艙。6天空實驗室氣閘艙天空實驗室氣閘艙在天空實驗室上美國航宇局首次安裝有氣閘艙。不過天空實驗室的氣閘艙是一個“多用途”氣閘艙，該艙有3個用途：其一是作為航天員太空行走的一個門戶；其二是放置天空實驗室的一些系統(tǒng)及其控制裝置，在艙內(nèi)除了氣閘外還有天空實驗室的通信系統(tǒng)、

10、數(shù)據(jù)中心、電力供應(yīng)系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、故障警報系統(tǒng)及其控制裝置；其三是作為天空實驗室的一個結(jié)構(gòu)件，將軌道工場與可重復(fù)使用的對接裝置連接起來。氣閘艙呈圓筒形，長5.4米，基本直徑3.1米，最大直徑6.55米，重225千克，艙內(nèi)航天員活動空間為17.66立方米。氣閘艙主要由兩個同軸的大圓筒組成，在發(fā)射時為了與軌道工場的大直徑相匹配，外圓筒的外邊還有一個有效載荷防護(hù)罩。外圓筒也是阿波羅望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的支持結(jié)構(gòu)，就像一個“專用底座”，復(fù)雜的阿波羅望

11、遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)有一部分就架設(shè)在外圓筒上。內(nèi)圓筒才是真正的氣閘艙，同時又是連接軌道工場與多重對接裝置的一個通道。通道兩端分別有一個艙門，當(dāng)氣閘艙減壓時可以關(guān)閉上。此外在氣閘艙的艙壁上還有一個艙門，航天員通過此艙門進(jìn)行太空行走。在太空行走時，先將兩端的艙門關(guān)閉上，氣閘艙減壓，側(cè)艙門打開，航天員出艙；航天員完成太空行走任務(wù)后返回時，關(guān)閉側(cè)艙門，氣閘艙加壓，兩端的艙門又重新打開，航天員回到軌道工場。在外圓筒和內(nèi)圓筒之間的連接支架上放置著12個高壓氣瓶

12、，其中6個氧氣瓶和6個氮氣瓶，用于向軌道工場內(nèi)提供大氣。7航天飛機(jī)氣閘艙航天飛機(jī)氣閘艙美國航天飛機(jī)的氣閘艙是比較標(biāo)準(zhǔn)的氣閘艙：第一、它為航天員出艙活動專用；第二、它代表著氣閘艙的現(xiàn)代設(shè)計水平；第三、它的功能比較完善。航天飛機(jī)氣閘艙位于航天飛機(jī)乘員艙的中層甲板艙里面，內(nèi)部直徑1.58米，長2米，內(nèi)部容積4.2立方米，能同時容納兩名穿著航天服的航天員。它的前后有兩個壓力密封的艙門，內(nèi)艙門與中層甲板艙相通，其作用是將氣閘艙與航天飛機(jī)軌道器的乘

13、員艙分隔開，在航天員進(jìn)行出艙活動時保證乘員艙內(nèi)不會發(fā)生減壓；外艙門與航天飛機(jī)的貨艙相通，其作用是將氣閘艙與貨艙隔開，通過此艙門航天員即可進(jìn)入貨艙。艙門呈D字形，直徑為1米，具有以下特點：艙門的兩邊都能鎖上和打開；使用壽命達(dá)2000次；身穿航天服的航天員用一只手就能打開和關(guān)閉；在前后方向上能耐受20g的沖擊力；壓差在1.38千帕?xí)r仍能打開艙門；開關(guān)的手柄最大能承受132.3N的力。航天飛機(jī)氣閘艙主要用于航天員出艙活動時的減壓和重新加壓，維