快捷搜索:  as  test

2020中国航天大年来了

2020中国航天大年夜年来了

陈善广:人因工程助力太空“一带一起”

“中国空间站在功能、利用效益、建造技巧、物资补给等紧张指标方面,将可周全逾越和平号空间站,达到或靠近国际空间站水平;在信息技巧、能源技巧、动力技巧和运营效费比方面,我们将逾越国际空间站水平。”中国载人航天工程总设计师周建平院士在第四届中国人因工程高峰论坛上走漏。

同时,论坛主席陈善广指出:“在人因工程学科支持之下,中国空间站定将为中国航天员和天下航天员供给一个温馨的太空之家,并且作出中国人原创性的成果。”

虽然人因工程对大年夜众来说是个陌生的科学领域,但召开了4次的人因工程大年夜会,每次都邑开释重磅旌旗灯号,以及让人回味的消息。

人们对即将到来的2020年,充溢了无限畅想——空间站期间即将到来,航天大年夜年来了!

航天员在天上会喝自己的尿吗

再生生保系统是经久驻留的标志

“尿在地面可能是一种废料,然则在天上是一种资本。”空间站系统副总设计师吴志强在之前说了很多高妙术语,当说出这句话的时刻,生手们为之一震——航天员在天上会喝自己的尿吗?

前人说“不垢不净”,跟着科技成长,看来颠覆我们“三不雅”的时候到了。

从神舟五号杨利伟上天开始,中国进入载人航天期间,有了第一代生命保障系统支撑。后来的神舟每上天一次,都邑在人的保障方面上一个台阶,到上次的神十一,景海鹏、陈冬在太空巡游33天,向全国人夷易近展示了他们太空吃茶品茗太空健身的时尚生活。

下一步,中国进入空间站阶段了,会有什么不合呢?

航天员要在空间站驻留长达180天!像前几回那样,光靠把吃吃喝喝的器械和氧气都带上去,不可了。虽然我们有配套的货运飞船保障,可发射一次资源价值太高,生命保障系统必须进级了——物理化学再生生保系统便应运而生。

“机械要为人办事。”陈善广常常强调的这句话信托是我们共有的信念,而事实上这百年来,跟着技巧的赓续进步,人类对机械的依附和崇拜越来越强烈,垂垂忘却了自己的初心。

不能否认的是,创造机械的人确凿巨大年夜,机械也确凿巨大年夜。比如现在的嫦娥一号到嫦娥四号在替中国人探索月球,明年的火星探测车,将替我们到那个依靠若干代人想象的地方一商量竟。机械不停在替我们开疆拓土。

但机械永世替代不了人。人有不确定性,同时人也是弗成替代的身分。人切身面对新鲜事物和繁杂问题的时刻,孕育发生的感情、通联思虑与综合决策能力是机械无法企及的,对科学推动力是最巨大年夜的。

人因工程高峰论坛继续举办4年,在不合的4个城市,每次都汇聚大年夜量的老院士、老科学家,上将、中将,总师、副总师,男女航天员。近来盛名之下的新晋院士王坚、毛明都多次与会。

为什么那么多闻名科学家、大年夜国重器的设计者都如斯珍视人因工程?

大概,跟着中国空间站向全天下的航天员、科学家打开大年夜门,人因工程也会揭开神秘面纱,真正让大年夜众理解。航天科研孕育发生的原始钻研成果会越来越多地办事我们的生活。

面向经久航天飞行的归天再生生保系统若何靠得住高效运行,跟着太空站的扶植成为诠释人因工程最好的例子。

再生生保是航天员从短期飞行到实施经久在轨驻留的关键性标志系统。

这套情况节制与生命保障系统,不仅网络转化人在系统里的汗液、尿液,而且以建立人的生计情况为目标,保障人高效而舒适地事情。也便是说,这套系统的创造设计实践整个都是环抱着人打转,办事于人在密闭航天器中吃喝拉撒睡和干活儿。

“再生生保技巧异常繁杂,被称为天下性难题。从美国、俄罗斯研制的历程可以看出,技巧难度异常大年夜,投入也异常大年夜。”吴志强先容,美国空间站上的一套水处置惩罚系统,研制用度两亿美元。国际空间站搭建了10多年,再生生保系统真正只用了五六年。

为什么美俄在这套系统上那么舍得投钱?

由于据他们谋略,1公斤的物质运到国际空间站轨道要花4-5万美元,1克水基础上与黄金的代价相称。“当然这只是水,还必要盛水的容器,加在一路,经济价值就更大年夜了”。而人一天所需水一样平常在两公斤以上,这些水要够3到6名航天员6个月到一年多的费用,可以说是源源赓续地烧钱。

国际空间站已经花了1000多亿美元了,中国怎么把空间站的设计、治理做得更好,以更少的价值来实现科学的追求、技巧的追求,对我们是一个寻衅,只有做到这一点,我们才能是一个可持续成长的要领。

这便是吴志强们的义务。中国人素来脑洞大年夜开。

当把航天员作为系统工程的核心来钻研的时刻,就变得跟通俗人很切近了。每小我一天排出的尿液是1.6公斤,汗液是1.7公斤,大年夜便里也有水分,收受接收水是根基。别的,水中含有氧,氧气也可经由过程水电解而得到,还有呼吸中人天天孕育发生二氧化碳的量是1公斤,这些废物都要各归各位,进入不合的处置惩罚系统轮回使用,终极被转化成太空舱里的可用资本。今后,货运飞船携带上去一个基础量就可以了,资源大年夜大年夜低落。

“再生水,某种意义上是在轨临盆的一种水。它是从废估中提掏出来的,为了包管人的生命康健,必须严格相符医学要求。”吴志强的科普给大年夜众的一个事实,即,假如我们要漫游太空,也必要重复应用被转化了的舱内职员的“尿”。

不得不说,当人类放眼众多太空的时刻,深感其无比广阔,没有界限。而当人类反不雅自身,简单的吃喝拉撒睡竟然也是一个无比周详,没有界限的场域。而对自己的钻研,却抉择了我们假如脱离脚下的地皮,能走多远。

“这套系统最具载人特色,它也是差别载人航天器和无人航天器的紧张标志。”吴志强们的义务提及来寻常,做起来便是个多系统交叉的学科。

可见,这身段发肤受之父母,人类天经地义地享用自己的身段,却意识不到这才是最巨大年夜的机械,有无尽探索的空间。

这一之前隐身于航天器背后的系统,伴跟着航天员即将经久驻留太空,正在结构走向月球、火星的时刻,闯入人们的视野。

不过,这么金贵的再生设置设备摆设万一用着用着坏了咋办?这就涉及一个范例的人因问题——航天设备的在轨维修。

纵是维修也人因

空间站的寿命不仅是造出来的更是修出来的

“中国空间站建成后,我们将使用航天员的操作和机器臂协同,将这对太阳电池翼转移到这个位置上,以提升太阳翼电池的事情效率。这是异常繁杂的在轨操作,中国航天员假如把这件事办成了,我觉得我们就达到了与国际空间站同样的舱外操作水平。”周建平辅导着中国空间站的设计图给大年夜家解说。

在掉重情况下,航天员出舱,转移和维修设备。美国片子里的宇航员在恶劣的太空情况下事情的场景,历历在目。很多影迷期盼中国进入太空站期间,便是想看到中国人也能从事如斯高难度的功课。而周建平所描画的场景,不仅难度大年夜,而且还要证实中国航天员的气力与能力,想想都冲感民心。

周建平用空间站来举例,苏联的和平号空间站当时的设计寿命只有5年,由于有人的介入,和平号空间站才不停延续到1999年,由于俄罗斯运行掩护的价值无法遭遇才自立离轨。同样,现在的国际空间站没有人的积极介入,也弗成能维持这样的状态。

看来,太空舱的寿命不仅是造出来的,更是修出来的。

周建平揭秘——

这回,我们的千里镜也将跻身地球轨道,名字派头,叫“巡天”。巡天千里镜与哈勃千里镜比拟,视场大年夜300多倍,但分辨率平起平坐。它可以和中国空间站共轨飞行。在必要空间站对它进行补给,航天员对它进行维修,或者必要进行设备进级的时刻,它可以停靠到空间站上,由航天员进行需要的操作今后脱离,然后继承维持共轨飞行状态。

以前发射卫星,假如掉控了,一下就丧掉好几亿以致十几亿,还会变成悬浮在轨道上的太空垃圾。但将来飞船里会有随船工程师,可以捕获这些卫星进行维修。还有便是一些应用期满的卫星,我们也可以换件维修,增添其寿命。

大年夜家都知道,在地面上我们拧动改锥,可谓不费吹灰之力,更何况载荷工程师和空军身世的航天员。但在舱外宇宙射线和天外飞石的要挟下,航天员必须身穿犹如一个小航天器般坚硬沉重的航天服,愚蠢的手套让拿捏器械变得异常艰苦。以是,天上的维修多是模块化集成化的。

就像小同伙拼搭乐高一样,即就是一根线路的问题或者是一个螺丝的问题,也要把一全部模块换掉落,来确保安然和高效。

陈善广表示,空间站在轨运行将达到10年以上,有许多设备包括宇航服和再生生保系统,经由过程维修和零部件替换可大年夜大年夜延长在轨应用寿命,低落运输资源。而若何包管维修质量前进维修效率,则要充分斟酌人的能力、空间约束、对象限定等人因问题。

短短几句话,大年夜家已经意识到了航天员和载荷工程师将来在天宫中的繁重义务,不仅要遭遇掉重情况对身段的磨练,还要做科学实验;既要不雅测外太空,也要从高空不雅测地球;既要去货运飞船搬运货物,到舱外维修、检修空间站,还要发射微小卫星,修理并轨对接的巡天千里镜。

继翟志刚出舱挥舞国旗后,将来的中国航天员会越来越多地走出舱门,为我们的飞行器费力事情!

半年前,NASA对外公布了一个阿尔忒弥斯计划,即,美国2024年再次染指月球,女航天员将完成登月。人们不约而合将眼光聚焦在本次参会的中国巾帼英雄王亚平身上。

在神舟十号飞天的时刻,她作为太空西席,在天宫一号的狭小舱室中给全国中小门生上了一堂科普课。视频当时的打开率就达到10亿次。假如中国不能顿时登月,但可以肯定的是,不久会有女航天员进入天宫经久驻留,在核心舱、实验舱内进行科学实验。

王亚平的形状集中了中国古典美男的奇丽和女军人的英姿飒爽,身材特立而纤细。人们禁不住要怜喷鼻惜玉:如斯纤细的女子,若何承载繁重的维修义务?

这就必要人因工程设计更得当人体高效事情的帮助设备。

据走漏,现在航天员的生活情况已经获得了极大年夜改良,可以说从以前的一室一厅,变成了三室一厅,其适居性更好了,出舱服也做了极大年夜地改进。

人因设计得越完美,人的不适感越小,离我们通俗中国人进入太空的日子也就越近了。

面对未知之地

人因测评浮出水面

航天是一个繁杂的巨系统,此中,最让科学家担心的,是当航天器离开地球,这个我们认识的家园后,里面的人怎么生计,若何面对险恶的不合适人生计的情况。也便是说,我们若何确保航天员“置于逝世地而后生”,而且事情得宜人、有效率呢?

人因工程更多地钻研的是逝世。这是一门建立在掉败、劫难、教训上的学科。

“埃塞俄比亚那架波音飞机是垂直砸下去的,砸到地下20米深。”刘大年夜响院士前段光阴看了波音737MAX客机着末掉控状态的视频,“心里分外难熬惆怅”。这个型号飞机在去年岁尾到今年事首?年月的4个月光阴两次坠毁,逝世亡346人。开始,波音公司把责任推到人的问题,说是驾驶员操作纰谬,但“我们阐发不是这个问题,以是中国第一个作出停飞的抉择”。事后印证了,这架飞机的飞行员在着末长达12分钟里上演了一场人机大年夜战。据称一个系统反复迫使机头向下,飞行员多次将机头从新拉起,但终极在机械的蛮横指令下,驾驶员力所不及,造成人世惨剧。

“现在统统领域完全由机械来批示,这是有风险的。”这位中国闻名的航空发念头专家说,波音737MAX在替换发念头后,没有进行足够的试飞,更未做包括人因在内的综合测评,结果惨痛。

陈善广觉得,波音变乱再次激发了业界对人机功能分配的深度思虑,不注重人因测评也是主要缘故原由。其其实航空航天领域发生的许多变乱可归于人的掉误或机械的防误设计不敷。

“祛除操作掉误,是我的终生奋斗目标。”1970年把中国第一颗人造卫星“东方红一号”送上太空的胡世祥中将这样说。他介入组织了100多次卫星、火箭的发射试验。

让他影象犹新的是1982年发射通信卫星。模拟飞行几回后,数据显示火箭飞行17秒就短线了。

“查。插座扒开看焊接点若何,一天一夜翻个底朝天,没查出问题。”所有人哪也去不了,都在等,他感到压力山大年夜。着末发明,是一个插座里有个焊锡粒子在滚来滚去。再追溯上去,是上海的一个女查验员身怀六甲,“心情不好,漏检了”。

本日,提及航天便是万无一掉,都是从胜利走向胜利。着实,在胡世祥的影象里,有一段昏暗的韶光。那时,中国刚刚开始赞助国外发射商业卫星,继续由于插头问题、马大年夜哈问题而掉败。“朱镕基任副总理的时刻到我们基地视察,问,胡司令,你能不能打三个卫星上去俩,掉落下一个?你现在一个上去,一个下来,我们心脏都受不了”。

“插头、插座每每便是个简单的问题,然则简单的问题造成的结果很沉重。真可谓是,一颗螺钉联系航天奇迹,小小按钮维系夷易近族庄严。”胡世祥向与会的人因专家呼吁,对这些初级差错,人因专家能不能给一个步伐,一个法子,削减工资掉误,保成功。

陈善广指出:祛除工资缺点确保安然不停是从事繁杂系统和工程项目的各级批示员和工程师追求的目标,人因工程为此供给了理论指示和设计措施。这些系统是人设计的,一定会打上人的烙印。必须要对系统进行相对自力的人因测评,不经由过程这种测评的系统不得经由过程终极验收。载人航天正在建立这种治理和技巧体系。

人因工程的学科理念是表现以工资中间的设计理念,让机械适应人的需求,学科目标使全部系统实现安然、高效率、高效能。范例特征是系统工程思惟、面向设计和多学科交融。可以说人因工程因此工本钱的系统工程。

老子说:上善若水,水利万物而不争。陈善广多次借用这个理念指出:人因如水,你高,我便退去,不淹没你的风度;你低,我便涌来,增补你的缺憾。越来越多的大年夜国重器将人因工程引入了自身的顶层设计。

走向深空的桥头堡

月球上何时会车来人往

正如下围棋,当你走一步的时刻,必须设计到未来的三到五步。

当人们正在为2020航天大年夜年而欢呼尖叫的时刻,中国载人航天已经开启了飞向月球的深度结构。

走向深空,为什么首选月球?陈善广说,载人航天有三个主要目标:一是探索未知;二是开拓和使用空间资本;三是拓展生计空间,探求新的家园。而月球,是“我们走向深空的桥头堡”。

在很多科幻小说中,月球上的水冰、氦3、紧张矿产等资本被克隆人和机械人开采,运回地球,办事人类。那么,月球将会变成什么样,会不会真像陈善广说的那样也有车来人往?

他觉得,我们未来的月球城市会分阶段实施:前线站、半永远基地,然后才是永远性月球家园。

月球家园以地下修建为主,可使用月壤和月岩保温、隔热和防辐射。采纳3D打印,把月尘、掘客的月壤打印成修建材料。选择地下空间轻易钻挖扶植的地方,以月岩作为基地辐射掩体。

陈善广的描画让人充溢美妙的畅想,大概,等我们有了超大年夜推力火箭,有人因工程等学科的大年夜力支撑,实现这一步就近在咫尺了?

但他话锋一转,谈到了一场“成功的掉败”。

昔时,奔月的美国阿波罗13号仅飞行了55小时46分钟,氧气罐搅动就导致了飞船办事舱的严重爆炸。飞船开始掉去动力,掉去热量,更紧张的是,宇航员掉去了可呼吸的氧气。

“但,宇航员急中生智,将宝瓶座登月舱充当了救生船,终极开脱月球引力,安然地返回了地球。这是靠人的聪明,发挥了人的感化的成功案例,所所以成功的掉败。”陈善广盼望用这个例子奉告大年夜家,我们要进军月球,就必须有更先辈的人因工程理念和设计。

由于人因工程便是在掉败和逝世亡的根基上建立的一种功效学科。

什么是好的设计师?“在危险之下,系统有发挥人的感化,规复安然的能力。”陈善广指出,受阿波罗13号此次经历的启迪,未来我们的登月舱会直接携带逃生舱,这样能增大年夜航天员生还的盼望。

航天的特征便是之前设计了很多逃生设备,比如,火箭发射在大年夜气层内有逃逸塔,假如碰到不测可以跳伞回到地面。以是,无论是进入天宫太空舱照样未往来交往月球,都要把安然高效放在第一位。

“经由过程月球家园的扶植与开拓,人类将走向深空、移居火星、走出太阳系,星火传承,在茫茫宇宙传播人类文明!”陈善广把眼光投向了未来。

大概在多少年后回望,2020年对中国航天是个很紧张的光阴节点,这么庞大年夜的计划,便是从空间站的核心舱——天和,走出第一步。

中国青年报·中国青年网记者 堵力 滥觞:中国青年报

您可能还会对下面的文章感兴趣: