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产业用纺织品护航神舟十三号,在浩瀚宇宙彰显中国科技力量!
点击:158发布日期:2022年04月19日

产业用纺织品护航神舟十三号,在浩瀚宇宙彰显中国科技力量!


探索浩瀚宇宙是全人类的共同梦想!

4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富顺利出舱,结束“太空出差”,为中国航天迄今最长一次太空载人飞行画上圆满句号。在这次任务背后,离不开产业用纺织品的保驾护航,中国纺织再一次在浩瀚宇宙中彰显了中国科技力量!

随着航空航天产业的进一步发展,尤其是空间站时代的到来,新的太空探索任务和太空生活、实验等正对纺织材料及纺织品提出更多的需求和更高的要求。在航天领域,我国产业用纺织品重点应用于航天服、航天货包、星载天线、降落伞等,在航天员生命保障、通信系统和回收着陆系统中发挥了重要作用。航空航天用纺织品作为产业用纺织品重点提升领域之一,高性能纺织复合材料、柔性纺织复合材料为航天事业提供强了大助力。

在此次飞行返回过程中,3个篮球场大小的降落伞、轻质高强的神舟载人飞船用碳纤维复合材料、神舟飞船返回舱的“防热衣”等纺织科技发挥了重要作用。


产业用纺织品护航神舟十三号,在浩瀚宇宙彰显中国科技力量!


最大环帆伞保障航天员安全落地

降落伞是神舟飞船回收着陆分系统的关键产品,生产过程复杂,关键控制环节多,从加工、包装到装配均为手工操作。

“打开降落伞稳稳落地”是航天员“回家”的最后一道程序。在返回过程中,伞舱盖打开后,先拉出引导伞,再拉出减速伞。减速伞工作数秒以后会和返回舱分离,并拉出主伞,通过主伞,返回舱的落地速度会逐渐降低。

据了解,此次护航神舟十三号的主伞面积达1200平方米,由1900多块伞衣拼接而成,全部展开后可以覆盖3个篮球场,拉直长度近70米,能够横跨足球场,是世界上最大的环帆伞。  

降落伞的加工是神舟飞船研制过程的关键一步。怎样在有限的空间里保证1200平方米主伞的所有尺寸精准到位是最让团队头疼的问题。在产品复查环节,该团队成员要从降落伞生产的全流程复查产品每一个零部件加工的一致性状态,要保证96根径向带加工后的线迹松紧度一致,确保每一根径向带长度一致,确保产品质量万无一失。

大型碳纤维复合材料助力神舟飞船

神舟载人飞船用的大尺寸、多开口推进分系统主承力薄壁加筋截锥,是我国载人航天史上首次使用的大型碳纤维复合材料制品,也是我国自主研制的大型复合材料结构件。推进舱承力截锥和气瓶安装支架两个结构,产品为大尺寸、大开口、薄壁(最薄处1.2mm)截锥结构,具有重量轻、强度高、精度高、承载能力大等特点。一直以来,高性能碳纤维复合材料结构,始终伴随着神舟载人飞船的每一次成功发射,经受住每一次考验,为我国航天事业贡献力量。 

蜂窝状防热材料制成返回舱“防热衣”

在穿越大气层过程中,神舟十三号返回舱和大气层摩擦会产生两千多度的高温,足以融化地球上大部分的物质,因此神舟飞船返回舱必须准备“防热衣”——一种蜂窝状的防热材料,在返回过程中,需要通过燃烧这种防热材料来带走热量,从而保证航天员的安全。

此次为神舟研制的防热材料有100多种,为了把材料的性能提到极致,要做大量的工作。蜂窝结构的材质在同样密度的情况下的强度最高,所以这次返回舱的防热大底选择了蜂窝这个结构。

防风保暖的睡袋、盖毯组成地面保暖装置 

在三名航天员出舱后,工作人员立即为他们穿上了航天员地面保暖装置。据了解,这身蓝色的装备叫做航天员地面保暖装置,兼具了展示国家形象的功能。

“神十三”沿用了“神十一”的地面保暖装备。由于宇航员在轨驻留时间较久,落地后可能无法立即适应地球重力作用;且着陆地点的气候较寒冷,为保障航天员的身体健康,需要设计地面保暖装置。根据规定,地面保暖装置由睡袋与盖毯组成。睡袋会将穿着舱内宇航服的宇航员装入,盖毯则起到更加保暖、更多呵护的作用。为适应宇航员在扶手椅上自然弯曲的状态,睡袋被特意做成适形的弯曲样式;采用户外运动的专业面料,达到防风保暖效果。依据东风着陆场的现场气温,“神十三”航天员出舱后只使用了睡袋。

中国自行研制的“飞天”舱外航天服 

中国研制的“飞天”舱外航天服每套总重量120千克,身高1.60米~1.80米的人都可以穿,且从内到外分为 6 层。

最里面一层是舒适层,它是用经过特殊防静电处理的棉布织成,因为舱外服里面是纯氧,一有静电就会着火。然后是橡胶质地的备份气密层,大约1毫米厚,与上肢等关联结构相粘贴。

紧接着是主气密层,它是个整体结构,完全覆盖服装主要的关节结构,既能满足充气加压需求,又不会让服装过于膨胀。之后是涤纶面料的限制层,不像前几层承受的压力很小,限制层是主承力层。

再之后是由5-7层涂铝的聚酯薄膜构成真空屏蔽隔热层,能通过热反射来实现隔热,并应对真空温差、辐射等恶劣环境。最外层则是外防护层,是一种特殊的纺织面料,耐磨损、反射性强,可以在温度±100℃之间保持完好无损。

玄武岩纤维化身为“天和号”空间站的“护身服”

随着航天事业的发展,空间碎片数量持续增加,严重威胁着航天器的安全运行。据悉,空间站的敌人其实就是太空垃圾形成的碎片和微流星体。目前已经被探测和编号的大型太空垃圾数量超过1.8万个,加上没有被探测的,整体数量高达上百亿,而这一切只能依靠空间站自己硬抗。2018年,俄罗斯联盟号飞船就宣称因为冷却管损坏,导致了空气泄漏事件。去年5月份,国际空间站长度18米的机械臂被一块小型太空垃圾碎片贯穿,幸好工作人员及时发现,并进行了后续的检查和维修,才避免了更严重的后果。 

我国为了防止类似事件出现,在空间站的防御撞击防护结构材料上采用了玄武岩纤维布填充,使得空间站能够防护直径高达6.5毫米碎片的高速撞击。玄武岩纤维布应用于我国空间站,其作为空间碎片防护结构的关键材料,能有效破碎、熔化甚至气化弹丸,并降低弹丸的速度,使空间站抵御速度6.5km/s空间碎片撞击的能力提高了3倍以上,大幅提高了空间站在轨可靠性和安全性,超过国际空间站的防护设计指标。

从2014年开始研发玄武岩纤维布,经过2万多次试验才成功,并超过了其他国家国际空间站的防护设计指标。


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