親愛的朋友們:
你們好!我是神舟十五號飛船返回艙。剛剛,我搭載著3名航天員成功返回。我想你們得知了這個好消息一定感到很高興。此刻,我的內心也是心潮澎湃,久久不能平靜。
從1999年神舟一號飛船成功發射,到2003年神舟五號完成首次載人飛行,再到我今天順利“到家”,我們國家已圓滿完成了十次載人飛行任務。這二十多年來,我們“神舟飛船家族”持續受到大家的廣泛關注和高度喜愛。“這個側面為什么是金色的?”“這兩個洞是干什么的?”“航天員座椅為什么是這樣子的?”“神舟飛船到底是怎么造出來的?”……很多朋友對我們充滿了好奇,所以,我決定給你們寫這封信,介紹一下我的成長經歷。
首先簡單介紹一下我自己,我和軌道艙、推進艙相連,共同組成了神舟飛船。和人體結構類似,我也有“內臟”“骨骼”“皮膚”,甚至“外衣”,我的“皮膚”和“骨骼”是緊密連接的,五院的研制人員把它們叫做“蒙皮+筋”結構,蒙皮類似于“皮膚”,起到艙體密封作用,筋類似于“骨骼”,起到支撐加強作用。為了讓我能夠在太空超200攝氏度的巨大溫差環境下維持艙內適宜的溫度,研制人員還會為我穿上一層特殊的“外衣”——熱控涂層。在我的體內,還有降落傘艙、航天員座椅等產品。
我是如何成長為這個樣子的?我的制作過程需要經歷的步驟,可以用6個字“銑”“卷”“吹”“縫”“熱”“穿”來簡單概括,讓我給大家來科普一下吧!
“銑”外形,雕琢精準身軀
我們這里所說的“銑”不是普通的清洗,而是數控加工的一種形式,也稱之為“銑削”。銑加工過程中,我要保持身姿不動,通過加工工具的旋轉和移動為我雕刻出標準的體型,比如我的出艙艙門、艙門門框等部位都是通過這個方式打造的。由于我體型具有“薄壁、精度高”的特點,加工時堪比在氣球上進行雕刻。為此,研制人員對加工過程的工具旋轉速度和加工路徑進行了精密設計。同時,為了保證航天員的安全,他們還通過選擇最佳的切削參數和過程控制,滿足了我密封部位對平面度、粗糙度苛刻的加工要求,為后續高質量的裝配奠定基礎。
“吹”座椅,護航天地往返
大家都知道,神舟飛船返回艙內的航天員座椅有著特殊的外形輪廓,航天員坐在其中就像胎兒在母體中的姿態,在強過載沖擊下,能夠最大程度地減輕傷害。但是好多人并不知道這套座椅是怎么生產出來的。實不相瞞,是“吹”出來的。研制人員常常掛在嘴邊的“吹”,其實是一種比較先進的熱成形工藝方法,它的學名叫做“超塑成形”。這種工藝方法在特定溫度和大氣壓的條件下,實現整體精密成形。生活中,這項技術在一些豪華跑車的變化流線車身蒙皮等產品制造中也有應用。
“卷”蒙皮,實現量體裁衣
我的“皮膚”是一層金屬蒙皮,其中“頭部”和“底部”是“吹”出來的,而我的“腰身”是通過滾彎成形實現的,大家也可以形象地理解為“卷”。要實現精確的“卷”,就需要滾彎機這一利器。在它的加持下,4塊金屬板材從平面“卷”成了弧面,并組合成為三維錐筒。為了保證我身體體型的標準,研制人員提前精確裁剪金屬板材,確保平面狀態的尺寸及輪廓精準,為“卷”筒奠定良好基礎。隨著滾彎成形技術的發展,該技術已經應用到天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟貨運飛船等大型艙體的復雜一體化筋格蒙皮結構中。
“縫”艙體,確保天衣無縫
我的身體是由多個部分組成的,為了保證航天員的安全和艙體密封要求,需要通過焊接的方法實現,而負責焊接的操作者們也常常被稱為“鐵裁縫”。其實,要讓我的身體“天衣無縫”,難度很大。為了把我完美打造出來,需要用到10余套工裝、70余道工序,上百個零件,會涉及到手工焊和自動焊兩種方式,為了保證焊接質量,焊接時要時刻觀察“縫合”質量,因此焊接技能大師們往往一趴就是半天,每次身上都會被汗水濕透。而每當看到美麗的“魚鱗”狀焊接紋路時,我都會在心中為他們的高超技藝點贊!
“熱”處理,保持標準身材
《西游記》中,孫悟空經歷太上老君的三昧真火,練就金剛之軀和火眼金睛。其實我也需要經歷“三昧真火”,這樣我的身形會更加標準。在“塑形”的過程中,我要先后經歷490-500攝氏度及160-190攝氏度的高溫歷練,使我的骨骼更加健壯。另外,在加工階段和整艙焊接過程,我的身體會產生內在的不適感,研制人員把它稱為殘余應力,它的存在會導致我在任務執行中產生裂紋、變形的風險,所以他們會設置“熱敷”,以特定的溫度將我體內的殘余應力進行釋放,從而保證我在飛行時的良好狀態。
“穿”外衣,呵護在軌冷暖
當我與空間站交會對接后,“身體”難免會被其他艙體遮擋,表面最低溫度會低于零下100攝氏度。不過,有時候我局部又會持續受到太陽照射,最高溫度會超過100攝氏度。為了給航天員提供合適的環境,研制人員設計出了一款熱控涂層,并噴涂在我身體表面。我就像穿了一件神奇的銀色控溫“沖鋒衣”,能夠在200攝氏度大溫差、長期低溫及強輻射的太空中,將艙內環境溫度控制在18-26攝氏度,自在翱翔。至于大家好奇的返回艙返回地球后,外表面金光閃閃的樣子,那其實就是我的銀色“外衣”在返回地球時,與大氣層高速摩擦并氧化變黃后的樣子。
介紹了這么多,不知道朋友們是否對我的成長經歷有了更加深入的了解呢?在這特殊的時刻,為了踐行自己的科普使命,我給大家寫這封信,希望身在遠方卻心懷星辰大海的朋友們能夠更加全面地了解我們,也希望在小朋友們的心中種下航天夢的種子。
回想二十年前,我的五哥(神舟五號飛船)圓滿完成我國首次載人航天任務,成為我們“神舟飛船家族”永遠的驕傲。那時,還沒出生的我,注定會肩負起更新更重的載人航天使命。六個月前,我們神舟十五號飛船成功與空間站交會對接,中國空間站組合體首次形成了由6個航天器組成的“三艙三船”的最大構型,6名中國航天員在太空首次上演 “太空會師”。現在,我完成了我的使命,安全回到了祖國大地。
如今,中國空間站已全面進入應用與發展階段。5月30日,十六弟(神舟十六號)也來到了中國空間站。相信十六弟將會悉心守護“博士”乘組,保障他們在新任務、新征程中的工作和生活安全。期待六個月后,我們在美麗的地球家園再次相聚!
神舟十五號飛船返回艙
2023年6月4日
于東風著陸場