空间航天器的日常维修如何进行?

   2023-01-06 19:49:30 网络910
核心提示:空间维修是随着载人航天活动的不断扩大、发展而出现的一种特殊性质的勤务活动。空间维修大体上分为两类:一类是航天员对所乘航天器本身进行维修,包括排除故障、更新技术设备等内容;另一类是对其他航天器,如各种卫星的维修。40多年来的航天实践证明,空间

空间航天器的日常维修如何进行?

空间维修是随着载人航天活动的不断扩大、发展而出现的一种特殊性质的勤务活动。

空间维修大体上分为两类:一类是航天员对所乘航天器本身进行维修,包括排除故障、更新技术设备等内容;另一类是对其他航天器,如各种卫星的维修。40多年来的航天实践证明,空间维修是载人航天飞行中应具备的一种能力,并有着广泛的前景。

空间维修的作用在于:

第一,保证载人航天任务和计划的完成。载人航天器的结构和内部设备极其复杂,在实际的航天过程中往往会发生一些意想不到的故障,其中一些故障发生后直接影响飞行任务的完成,甚至危及航天乘员的生命。通过维修可以挽救一些濒临失败的飞行。

第二,可以修复空间的失效卫星。国外有关统计资料显示,在1958年~1970年间总计发生了1230起卫星技术故障,大约有45%是可以修复的。20世纪80年代中期以来,美国利用航天飞机曾修复了若干已失效的卫星。

第三,可以延长航天器的寿命。一般说来,航天器有效载荷的寿命比航天器的结构及生命保障系统的寿命低。就是说,有效载荷工作寿命结束后,航天器的结构及生命保障系统可能还是完好的,有继续工作的能力。而从另一个角度看,它们的成本费用又占绝大部分,专家们估计在75%左右。如果通过更换有效载荷、补充保持航天器轨道所需燃料和更新技术设备等方式,可以延长航天器的寿命和作用,这在经济和效益上是很合算的。例如,曾经在空间运行的“和平”号空间站及其各专业科学模舱,不断得到地面燃料的补充和仪器设备的更新而长期地运行。

前苏联和美国的空间维修实践认为,对轨道高度在五六百千米以下的航天器进行维修,在目前的技术水平下是可行的,但必须具备这样几个条件:首先,要有合适的维修基地。俄罗斯的“和平”号空间站以及美国的航天飞机是目前可以用的维修基地,除此之外,尚无别的维修基地。载人空间站的机动能力有限,一般只能对本站设备进行维修。如果有远距离的航天器要维修,必须借轨道间运输飞船运送维修基地的航天员前去维修。第二,航天器必须是模块化设计的,拥有恰当的维修空间。第三,在维修过程中,地面测控中心应给予密切的配合,并组织科学家和工程师集体指导空间维修工作的进行。

空间维修勤务活动已经成为空间活动的一个不可或缺的组成部分,不过还刚开始,还有待发展。这里向读者介绍一个卫星维修实例,让我们看一看它是怎样进行的。

1992年5月7日,美国“奋进”号航天飞机首航太空,其中有一项任务是要把一颗游荡在空间的国际通信卫星“捉进”航天飞机并修好后,再将它试放回轨道。进行程序是这样的:航天飞机将航天员带到离待修卫星约90米距离的地方,航天员身着航天服步出座舱,启动空间喷气背包向卫星飞去。在离卫星约五六米的距离内,航天员用带有钩子的杈杆将卫星“逮住”,使卫星停止转动。这时航天飞机靠过来,伸出机械臂将卫星抓到机舱内的支架上进行检修。也可以由航天员直接将卫星“拽”回机舱。卫星安装到支架上后,航天员可仔细地进行检查,更换失效的设备。换好后,由地面测控中心遥控检查设备的各项性能,检查合格后,可再由机械手将卫星试放回太空,重新投入工作。

此次“奋进”号航天飞机的航天员“逮捕”卫星相当困难,经历了3次失败。第一、二次是1992年5月10日下午5时,2名航天员走出机舱,奋斗2个多小时,因卫星滚动而失败。第三次因机械手接触卫星时,卫星滚动使回收无法进行。直至13日下午,3名航天员集体出击,终于用手抓住卫星,并弄回机舱,修理好后再试放回轨道。

spacehaven游戏空间站如何去维护

空间站及其设备需要经常维护修理,这是很自然的道理。但是,这项工作是在轨道上做,还是把分离出来的单元和组件带回地球修理好呢?修理工作及单元和组件的更换,在太空进行确实是更困难些,尽管如此,空间站的设计师们还是规定维护、修理以及设备的置换必须在飞行中进行。若将有故障设备由专门派出的宇宙飞船运回地球,修理后再派船送回太空,费用实在太高,无法接受。

前苏联和美国的载人航天飞行经验表明,在空间,航天员有能力纠正设备中的各种类型故障。他们会及时采取正确措施,在危急状态下修好有故障系统。这种情况在前苏联的“礼炮”号、“和平”号空间站以及美国的“天空实验室”中都发生过。

例如,弗拉基米尔·廖科夫与万利弗·路敏曾设法将足有3层楼房大小的无线电望远镜天线从“礼炮6”号空间站分开,但是被卡住了。要做这项工作,必须到开放空间去。由于他们的出色工作,问题最后解决了。又如当“天空实验室”进入地球轨道后,它的热防护层被扯掉,要进行修理。由于美国航天员训练有素,在地面上曾受过模拟修理训练,因此他们在轨道上成功地执行了修理任务。又如1984年,在“礼炮7”号空间站逗留过237天的列沃尼特·砍什和弗拉基米尔·索洛伏夫对推进系统进行过复杂的修理工作。如氧化剂开始泄漏时,传感器不能指示泄漏点。要寻找出泄漏点并进行密封非常困难。这里必须把故障区划分为小区,从瓶中取氮,为做这些工作,航天员不得不5次进入开放宇宙空间才终于修好。这种工作以前在航天飞船上从未做过,而且只能在轨道上进行。“和平”号空间站量子2号舱的舱口盖紧固部件损坏了,曾多次修理都未修理好。1991年1月7日至26日,航天员阿法纳西耶夫和马勒罗夫不得不再次修理,他们先后三次来到开放空间,用专门工具拆下损坏的舱口盖紧固件,换上了由“联盟TM”送来的新部件,才算修理好。在开放空间,航天员停留时间有限,修理操作在高速飞行中进行,再加上穿着航天服,修理不如地面方便。但总的说来,日常维护应在飞行中做,有的也只能在飞行中做;但也不能绝对排斥例外情况,当有必要检修某些重要部件或设备的唯一零件时,可能需要运输飞船或航天飞机把它运回地球,在工厂修理后重返地球轨道。

“礼炮7”号空间站的修复是如何进行的?

《Spacehaven》游戏中,空间站的维护主要有以下几点内容需要注意:1.确保空间站内部的设备安装正常,如控制台、氦气补给炉等;2.把握空间站的能量供应和氦气供应,充足的能量供应是运行空间站和船只的基础;3.维护船只、空间站周围的金属矿和水中的物质;4.拥有一支足够的人员团队,运营空间站的工作更有效率。

当“联盟T13”号飞船接近“礼炮7”号时,专家们在地面测控中心的显示屏上看到两个同轴的太阳能电池帆板相互不平行,大约成70°~90°的交角。这意味着太阳能电池定向系统不能工作,同时也表明电源系统可能降能工作着,也可能已完全不工作。

“联盟T13”飞船和“礼炮7”号空间站对接之后,证明了这个判断是对的,电源系统确实不再工作。由于电源系统不能供电,空间站及其设备都已冻结——因为仪器、组合单元和机械不能在0摄氏度以下工作。很显然,气体成分支持和控制系统也不能工作。航天员不知道不带气体面具是否能够进入空间站,因为有可能是由火造成损坏而使站内无空气。在检查飞船和航天站之间的密封紧贴性时,航天员在“礼炮7”号的对接舱打开了空气锁并使对接舱和运输飞船之间的压力相等。在他们进入“礼炮7”号空间站的工作舱之前,弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克打开压力均衡阀并取空气样品。空间站的气体成分分析显示,它没有含有害杂质和有毒物质。确信这点之后,航天员打开盖并进入空间站工作舱。舱内温度在零摄氏度以下。

在对接舱,弗拉基米尔·捷尼贝可夫检查其中一个插座的电压,结果是零,最坏的情况已被证实。在工作舱,航天员试图从控制台送出一些命令,毫无反应。看一眼缓冲电池的电荷指示器,表明主电池的电完全放光了。

发生了什么事?空间站的技术状况如何?还可能在里面工作吗?这一连串的疑问摆在两位航天员的面前。除非空气能净化,否则在空间站内工作一天之后的二氧化碳浓度会达到危险的程度。空气再生系统由于没有电源而不能工作。但是除非乘员立即开始工作,否则他们不会发现故障并把它们排除。他们采用来自地球的建议,安装了一个临时通风系统,并接通第一个空气再生器。

接踵而来的问题是,有可能修好电源系统吗?开头,专家相信,如果电池坏了,不可能修好系统,但是寻找一种办法使空间站重新工作是首要的。

电源系统母线内没有电流,太阳能电池在光线一面时也是一样。这表明后者和缓冲电池不连着。因此,必须首先将太阳能电池和电源系统母线连接起来,以便对缓冲器电池再充电,但要做到这一点,必须首先激活遥控开关线圈(自动、非人工)。航天员不可将它连接运输飞船的电源,因为空间站的电路可能有故障,有可能会因此而毁坏飞船的电源系统,其结果就不可能回地球了。

工作人员最后拟定了一个复杂的、使电源系统恢复正常工作的修理程序。

根据地面测控中心的提议,航天员从电源系统母线上取下化学电池,找出故障电池并从线路中移去。幸运的是,8个电池只有2个是坏的。航天员希望把剩下的电池直接连接太阳能电池,以便对它们进行充电。根据地面的指示,航天员用电缆于1985年6月10日开始对第一节电池充电。运输飞船的高度控制系统定向空间站,使太阳能电池帆板得到最好的照明,并对化学电池充电。经过了若干小时,第一组已部分充上了电,它连接着电源系统母线。于是航天员接通遥控系统。地面测控中心这时已能评估空间站系统和组合的一般状况以及温度,但是空间站还在继续“取暖”。第一组电池充好后,其余电池组同时充电。接着航天员终于找到了电源系统停止工作的原因。在正常情况下,缓冲化学电池一旦充好电后,传感器就切断太阳能电池。但传感器出了毛病,发出一个错误的信号,切断了所有电池,并阻止它们今后再充电。每次空间站围绕地球飞行时,程序定时器发出连接太阳能电池的指令。但是在关键时刻,传感器把它们切断了,缓冲化学电池的电能马上耗尽。由于电池不工作,空间站上所有仪器和设备也停止了工作,空间站内温度也就降到0摄氏度以下。

如果当时有航天员在场,或者和地面无线电联系不中断,出了故障的传感器会被更换,或者用无线电信号断开传感器;地面测控中心曾不仅担心电源系统,而且也担心在仪表、组合以及机械中的温度会接近零摄氏度或甚至低于零摄氏度,因此水会冻结,水供系统会停止运转。

专家们估计,可能需要若干天甚至一个月的时间来加温。空间运输飞船只有一个有限的给水系统,能维持其乘员8天之用。考虑到“礼炮7”号站上有两小箱冻水以及一些在紧急时刻航天员可以使用的水,假使航天员把水的消费减到最低限度,水供也只能坚持到1985年6月21日,至多6月23日。

缓冲电池充好电后,弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克修复了电子线路。电源系统、太阳能电池、定向系统、热调节和遥测系统又重新开始工作。接着,开关打在照明位置,温度上升。到1985年6月16日,水供系统中的冰融化了,所以可以从中取水,危机终于克服。

给空间站加温必须谨慎进行。由于大气中已冷却的蒸汽已经集中和冻结在空间站的墙上,航天员不能打开恒温控制线路,否则冻在墙上的湿气会蒸发并凝结在冷的仪器、设备零件和连接器上,引起它们的故障。因此,航天员首先加温空气、仪器和其他设备,然后才打开恒温控制线路。

1985年6月13日,航天员检查高度控制系统、交会设备和推进系统,除非这些单元能正常地自动工作,才能完成交会、对接。否则以后要来的货运飞船不能和空间站对接。测试完之后,测控中心发射了一个“进步”号货运飞船。1985年6月23日黎明,“进步24”号货运飞船成功地自动对接在“礼炮7”号空间站的第二个对接舱口上。该飞船送去了新的一套缓冲化学电池、供给用水、燃料和为下一步载人飞行需要的重要仪器和设备。在地面工作人员的配合下,航天员又进行了研究工作并完成了实验计划。

修复后的“礼炮7”号空间站,又工作了相当一段时间。“和平”号空间站入轨后,通过运输飞船的太空穿梭飞行,将仪器设备从“礼炮7”号转运到新一代的“和平”号空间站后,“礼炮7”号航天站就停止使用。

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