国际空间站“脏乱挤”,问天实验舱就位,中国天宫空间站也将进入“乱时代”?

盼望着,盼望着,“问天”实验舱终于发射升空,并且跟“天和”核心舱对接了。太空之家扩建,神舟十四号乘组三名航天员鱼贯进入新居,实验舱宽敞明亮,货包整齐固定在四壁,令人赏心悦目。
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问天实验舱整洁明亮
关注载人航天的朋友大多熟悉国际空间站,尤其对它内部环境的“脏”、“乱”和拥挤印象深刻。在国际空间站的美国“命运号”实验舱和欧洲“哥伦布”实验舱里,到处都是乱糟糟的管路和线缆,各种货包、设备、笔记本电脑凌乱地固定在四周,叫人无处下脚。宇航员穿行其间,很让人担心会不会碰掉插头或者刮断电线造成事故。
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国际空间站实验舱
有朋友禁不住发出感叹:中国空间站的实验舱,比国际空间站上欧美国家的实验舱漂亮,并且整洁多了!
“问天”实验舱是中国空间站的第一个工作舱段,它全长17.9米,工作舱外直径4.2米,内部通道宽高超过1.8米,三名航天员并排站立绰绰有余。在“问天”舱里总共安排了8个实验机柜,第一批有4个机柜可以开展生物学和物理学方面的空间实验。
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神舟十四号航天员进入问天实验舱
但是你知道吗,整齐有序只是“问天”实验舱的初始状态,随着太空实验任务的逐步开展,咱们的空间站也不可避免地要“乱”起来,几个月后将正式进入“乱时代”!
为什么会这样?
让我们先来看看美国“命运号”实验舱的例子。2001年2月,作为国际空间站的第一个实验舱段,长8.5米、直径4.3米的“命运号”由亚特兰蒂斯号航天飞机携带升空,与国际空间站对接。刚刚启动时,它里边是这个样子:
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国际空间站“命运号”实验舱初始状态
怎么样?由于四壁没有安装实验设备,“命运号”内部环境也很宽敞明亮,一切看起来井井有条,你完全想不到,几年之后它会是下面这个样子:
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拥挤的“命运号”实验舱
我已经增加了照片的亮度,但光线还是太暗,人太多?让我们换一个时间和角度看“命运号”的另一张照片:
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美国“命运号”实验舱
没错,这就是国际空间站实验舱的日常状态:凌乱,拥挤,大有逼死强迫症的趋势。
但国际空间站的“乱”并不只体现在这些有形的方面,还包括24小时不间断的噪声和肮脏的空气。由于太空的微重力环境,空气不会流动,因此需要大功率的抽风系统使舱内的空气循环起来,同时将空气中的二氧化碳和其它有害气体过滤掉,加上各种设备运转发出的声音,空间站里的噪声始终维持在80分贝左右。
80分贝是什么概念呢?你打开厨房的抽油烟机,它的噪声大约是70分贝,80分贝相当于你站在高速公路旁边,听车来车往所发出的声音。
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国际空间站深受霉菌困扰
国际空间站里充斥着各种复杂的气味:一些设备会排放出气体;各种食物的气味;宇航员呼吸以及皮肤散发出来的气味;浸透汗水的衣服直接晾干搓软再穿——为节约用水,宇航员在太空不能洗澡洗衣服,内衣也没办法天天换;生活垃圾和排泄的粪便需要密封存放,等几个月后货运飞船将它们带回大气层。天长日久之下,NASA的研究人员在国际空间站里竟然检出多达216种污染物。从皮肤脱落的皮屑和人体代谢的水汽一起粘附于舱壁上,导致霉菌在许多角落滋生,因此国际空间站里还混杂着霉味。
按照规定的工作流程,宇航员每周六上午应花费2~4个小时打扫自己负责的舱段,清理掉通风口过滤器上的头发和灰尘,用消毒湿巾擦拭所有角落,确保有害细菌不会泛滥。但美国宇航员克莱顿(Clayton C. Anderson)承认“我在比这更短的时间内完成了它......主要是因为我没有完成地面要求的无数任务”,并且他只是在“新访客到来前”才这么做,原因是“消毒湿巾太宝贵了”,NASA要求必须节约使用。
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国际空间站凌乱的“天花板”
你再看看实验舱四周那些堪比盘丝洞的复杂线路,便不难理解让宇航员细心擦拭所有地方确实是勉为其难。
亲爱的朋友,读到这里,你是否担心我们的天宫空间站在几年之后也变成一个巨大的“垃圾站”?
鉴于中国空间站的建造比国际空间站晚了20年,加之技术的进步,我们很自然地拥有不少“后发优势”。比如说高速无线局域网络和5G技术的运用,天宫空间站里不再需要繁杂的网线来连接全部设备,所有实验数据都可以无线传输,地面“有效载荷运行管理中心”可以实时地监测实验情况,甚至通过中继卫星遥操作来控制空间站机柜里的实验过程。
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天宫空间站科学实验可以在地面遥操作
但这不意味着中国空间站里不再需要布设缆线了。每台机柜是按标准设计的综合科学实验平台,它能为机架上的每台设备提供必要的电力、通信和环境控制等支持。一个机柜就相当于一个领域实验室,能滚动支持几百项科学实验。但具体到每一项实验任务,我们依然需要将各种信号线从设备上引出,连接到相应传感器和控制器上进行数据读取和过程控制。
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航天员身后的设备上连接了许多线缆
还有些实验需要额外提供水、电、气的循环,因此连接的管线也少不了。就拿图一最左侧“问天”实验舱内的生命生态实验柜(LER)来举例,这个机柜包含了通用生物培养等5个模块,可以用来种水稻,还能养鱼虾。为了支持这些小生命的存活,我们需要给它们提供水和空气,同时监测气体中元素的变化,整个机柜因此设置了50多个水、电、气端口,在实验进行的过程中都得连接上各种管子和电缆!
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生命生态实验柜约有50个连接器
管线多并不意味着一定会“乱”,一个常见的例子是通信机房里的机柜,有些机柜线路凌乱令人抓狂,有的布线则井井有条让人一目了然。布线是否整齐美观的主要因素在人的意愿,同时也看你是否有充足的时间来整理它。
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让线缆整齐美观需要付出时间成本
中国空间站在第一个运营阶段大约布置了16个舱内实验柜和数十个舱外暴露实验平台,到目前为止已经计划有近千个各类科学实验,如此多的实验任务对三名航天员来说可谓“压力山大”,他们也许没有多少闲暇时间慢慢整理各种线缆,一切以完成实验操作为最高目标,所以天宫空间站里“乱”可能是大概率现象。
我们的航天员是一个高素质群体,他们有强烈的责任心和使命感,同时也有足够的执行力来完成空间站的运营管理以及科学实验任务。随着太空科学任务的展开,空间站不会再像今天这样整齐有序,“乱”或许成为一种常态,但即使再过十年,“天宫”也不会像国际空间站那样,乱到“臭气熏天”、“无处插脚”的地步。
参考资料及图片来源: