9月15日22時4分，在這個農(nóng)歷中秋節(jié)的夜晚，我國第一個完全意義上的空間實驗室天宮二號，成功飛向太空。在接下來的一個月，她將在太空中等待神舟十一號的到來，兩者完成交會對接，為航天員組建“太空之家”。

屆時，航天員將在這里工作和生活30天，這也將成為我國迄今載人飛行時間最長的一次。2013年，我國3名航天員曾經(jīng)在天宮一號停留15天，驗證了“短期”在軌駐留。而這一次，航天員將在天宮停留比之前長一倍的時間，以驗證“中期”的在軌駐留。

這并非易事。如何保證航天員在30天的失重環(huán)境里有一個良好的生活、工作狀態(tài)，中國青年報·中青在線記者采訪天宮二號的抓總研制單位航天科技集團第五研究院（以下稱五院）相關(guān)專家進行解讀。

（1）精裝修：動感單車、私密通話設(shè)備樣樣俱全

五院天宮二號總設(shè)計師朱樅鵬告訴記者，與天宮一號的“簡單裝修”不同，由天宮二號和神舟十一號所組成的“太空之家”是“精裝修”的，“精”到什么程度，連內(nèi)部裝飾材料、生活輔助設(shè)施、照明設(shè)備、空氣環(huán)境等細節(jié)因素，都能用“科學設(shè)計”來形容。

如果把天宮二號和神舟十一號的對接組合體，比作“太空之家”的話，那么天宮二號就是這個家的“大開間”。朱樅鵬說，在天宮與神舟的組合體中劃分了工作、生活、試驗、睡眠、娛樂、垃圾存放等區(qū)域。

在天宮二號，航天員工作和生活的空間大約有15立方米。占地較大的是供航天員鍛煉身體用的“跑臺”，以及工作用的“多功能平臺”，朱樅鵬說，這兩者采用了折疊方式進行收納，以最大程度地節(jié)省空間。

在遠離地球393公里的冷寂太空，執(zhí)行長達30天的飛行任務，不僅是對我國空間保障能力的嚴峻挑戰(zhàn)，也是對航天員生理和精神的雙重考驗。這就要求天宮二號這個大開間里，健康、娛樂的設(shè)施一個也不能“落下”。

比如，天宮二號所準備的跑步機、“動感單車”。五院天宮二號空間實驗室飛船工程師張雅彬說，航天員長期生活在地面有重力的環(huán)境里，一旦進入失重環(huán)境，身體會發(fā)生各種變化，會產(chǎn)生諸多的不適應，這些變化被稱為失重生理效應。為保障航天員的生理健康，這些健身器材十分必要。

還有為航天員量身定制的“健身神器”——骨丟失對抗儀，也叫“對抗骨質(zhì)疏松的儀器”。張雅彬說，這是保證在太空飛行中的航天員身體健康的重要儀器，它通過敲打人體小腿部位相應穴位，刺激骨骼、改善血液循環(huán)，對抗骨質(zhì)疏松，保障骨骼健康。

面對在軌30天的挑戰(zhàn)，為了讓航天員生活有張有弛，設(shè)計師們還在天地通話、視頻、電子郵件方面花了一些心思。

張雅彬說，借助天地鏈路，通過地面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，航天員在軌時可以與地面實現(xiàn)視頻互動，還能在軌閱讀電子書或期刊。天宮二號還支持地面轉(zhuǎn)播電視新聞、比賽等實時音頻、視頻信號，并配備了音響設(shè)備。

值得一提的是，在天宮二號的睡眠區(qū)里，設(shè)計師們還專門增加了“云插座”，可供航天員與家人進行私密通話。
“‘一切為載人、全力保成功’是我們的工作理念，更是我們的實踐標尺”，五院院長張洪太說，在天宮二號和神舟十一號設(shè)計研制過程中，五院實施了盡心、放心、貼心“三心”工程，力爭為航天員打造“五星太空之家”，讓航天員在遙遠深空體會到“家”的舒心和溫暖，能夠更為安全、高效、愉悅地投身各項飛行試驗任務中。

（2）高智能：“神器”武裝“太空之家”

事實上，天宮二號最初只是天宮一號的備份產(chǎn)品，在天宮一號發(fā)射時，天宮二號已經(jīng)設(shè)計研制出來了，但隨著天宮一號任務的圓滿成功，天宮二號被賦予了開展航天員中期駐留、在軌維修技術(shù)試驗等新使命。
朱樅鵬說，科研人員為此對天宮二號進行了全面的改裝和升級，不僅解決了天宮一號在軌運行過程暴露出的產(chǎn)品設(shè)計瑕疵，更極盡所能、集智攻關(guān)用各類“神器”武裝“太空之家”，在很大程度上提升了它的性能和智能化程度。

以“太空之家”的“大腦”為例，就是一個高智能化的產(chǎn)物。這個控制計算機系統(tǒng)和自主研發(fā)的spaceOS2操作系統(tǒng)，可自主地進行航天器飛行軌道、姿態(tài)調(diào)整、運行狀態(tài)的智能化診斷，以及遙測下傳、地面遙控指令的執(zhí)行。

值得一提的是，這一系統(tǒng)可以實現(xiàn)“一心多用”，能同時管理運行幾十個任務，并具備著從三臺互為備份的計算機中發(fā)現(xiàn)錯誤、下達正確指令的“三機容錯”功能。朱樅鵬說，這真正意義上實現(xiàn)了多臺計算機在故障時的無縫切換，為航天員在太空工作生活提供了有力的生命保障。

噪音，是航天員在空間環(huán)境中能否安心工作的一大影響因素，然而，工作艙內(nèi)一些設(shè)備需要日夜不停地工作，會發(fā)出各種噪聲，這對航天員來說堪稱一種“折磨”。
五院天宮二號空間實驗室飛船工程師尚明友說，為最大限度地減輕噪聲對航天員的影響，該院制定出嚴格的生活區(qū)和儀器區(qū)噪聲控制指標，并采取設(shè)備分區(qū)安裝、增設(shè)吸能裝置、優(yōu)化消聲裝置等方法，把航天員工作區(qū)和生活區(qū)的噪音控制在了50分貝這一適宜的程度。

尚明友還提到，為了避免夜間天宮二號飛行進出測控區(qū)時的語音通報影響航天員睡眠，科研人員還特意設(shè)計增加了進出測控區(qū)語音通報“使能或禁止功能”，航天員可以根據(jù)需要自行決定是否屏蔽測控區(qū)的語音通報。
在太空，航天員處于失重狀態(tài)，行動時，往往都需要借助踩踏內(nèi)部結(jié)構(gòu)的反作用力，但在天宮一號的時代，航天員踩踏時，總有一種腳下軟質(zhì)內(nèi)飾“一踩一個坑”的不便。
一種輕量化的硬件材料解決了這一問題。尚明友還告訴記者，科研人員還在天宮二號的多個區(qū)域，增加不少硬質(zhì)扶手，并引入了駐留腰帶、頭戴式無線藍牙耳麥等設(shè)計來解放航天員的雙手?！斑@是一種十分貼心的人性化做法，可以讓航天員在艙內(nèi)更輕松自如地開展工作。”他說。

（3）“體貼入微”：最舒適的溫度和顏色
人體最舒適的體表溫度是攝氏23℃，相對濕度在50%附近，朱樅鵬告訴記者，天宮二號所攜帶的熱控系統(tǒng)，便可將密封艙的空氣溫度控制在攝氏22～24℃，相對濕度控制在45%～55%這一人體最舒適的環(huán)境。
事實上，如何長時間提供適合人生活的環(huán)境，如何長時間提供舒適的溫度、顏色等“體貼入微”的環(huán)境設(shè)計，都將在天宮二號任務中得到驗證，為航天員長期在軌駐留提供了有力保障。
載人航天器熱控與衛(wèi)星熱控的最大區(qū)別就在于，載人航天器熱控分系統(tǒng)既要保證儀器設(shè)備和結(jié)構(gòu)的溫度，還要為航天員提供舒適的溫濕度環(huán)境。

如同我們熟知的家用空調(diào)一樣，天宮二號的熱控系統(tǒng)也能在炎熱潮濕的夏天，為室內(nèi)送來冷風，并除去空氣中的濕氣，在寒冷干燥的冬天，為內(nèi)室?guī)頍犸L，并加濕干燥的空氣，讓室內(nèi)溫濕度始終保持在人體最舒適的范圍內(nèi)。
不過，這個“天宮牌”的空調(diào)，也不完全等同于家用空調(diào)。家用空調(diào)一般要實現(xiàn)20平米房間的制冷，空調(diào)的功率約1200W。不過在外太空，電資源是非常寶貴的，按照五院總體部專家的說法，在太空使用1200W功率的東西顯得過于奢侈。

根據(jù)總體部的說法，“天宮牌”的空調(diào)不再需要使用壓縮機，而是直接利用外太空的冷背景，以及單相流體回路的熱量收集和傳遞功能，將密封艙內(nèi)的儀器設(shè)備產(chǎn)熱、化學產(chǎn)熱和航天員產(chǎn)熱共計幾千瓦的熱量，通過輻射器排散到外太空。這使得其整個空調(diào)系統(tǒng)的功率僅有220W左右。

另一個稱得上“體貼入微”的設(shè)計要屬顏色了。

科研人員為天宮二號漆上了不同的顏色，四周的墻面選擇了明亮的米白色，底部選擇了深灰色，工作臺等面板采用了天藍色。尚明友說，這一多層次的顏色劃分，有望帶給航天員一種清爽的感覺。

值得一提的是，這種漆可不是一般的漆，而是由航天人專門打造的“航天漆”，其首要技術(shù)指標就是“環(huán)?！?，不能含有任何有毒有害成分。畢竟，在太空環(huán)境中，沒有了重力、氣壓的束縛，物質(zhì)的揮發(fā)速度是在地面上的數(shù)倍，朱樅鵬說，一旦密閉的艙體內(nèi)使用的涂料含有有毒物質(zhì)，那將直接危害到航天員的健康。

他還透露，為保障航天員在太空的空氣質(zhì)量，五院的科研人員專門研制了環(huán)控檢測裝置，它可以同時完成“太空之家”內(nèi)二氧化碳、己醛等20多種氣體及有害微生物的濃度監(jiān)測，一旦有害物質(zhì)含量超過預警值時，就會立即報警并指示航天員按照預定方法進行處理，以保證航天員的生命安全。

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