在上一期節(jié)目中，我們了解過天宮二號的發(fā)射和肩負(fù)的重大使命。它要解決的是有一定規(guī)模，而且短期有人照料的空間應(yīng)用問題。在天宮二號成功發(fā)射升空的一個月之后，也就是2016年的10月份，神舟十一號飛船與天宮二號進(jìn)行了自動交會對接，兩名航天員成功進(jìn)入天宮二號。?

　　這是我國第一個真正意義上的空間實驗室，航天員要在里面開展太空中期駐留實驗。為了保障航天員身體狀況，順利執(zhí)行任務(wù)，科研人員在設(shè)計之初，從多個方面進(jìn)行了載人宜居環(huán)境的技術(shù)升級。那么，在這個太空生活空間里究竟有哪些高科技應(yīng)用呢？?

　　首先，我們要清楚一個事實：不論是普通人，還是航天員，因為長期生活在地面有重力的環(huán)境里，一旦進(jìn)入失重環(huán)境，身體會發(fā)生各種變化，產(chǎn)生諸多的不適應(yīng)。所以，為保障空間實驗室有一個舒適的生活環(huán)境，科研人員也是費勁了心思。?

　　如果把天宮二號和其他飛船的對接組合體比作太空居室，那么天宮二號則是這個“大開間”的主結(jié)構(gòu)，航天員就是在這里面工作和生活的。?

　　我國航天科技集團(tuán)的科研人員說，天宮二號是一個外部真空、內(nèi)部有1個大氣壓的結(jié)構(gòu)。評價這個“大開間”安全性很重要的方面之一，就是在軌飛行過程中，漏氣量要非常小。就如同再好的籃球早晚也會漏氣，只是好的設(shè)計可以讓漏氣非常緩慢。?

　　天宮二號是金屬結(jié)構(gòu)，觀察舷窗、開關(guān)艙門等部件都是容易漏氣的環(huán)節(jié)。設(shè)計師設(shè)計了多種安全可靠的密封結(jié)構(gòu)，其中最關(guān)鍵的就是密封圈。這里使用的密封配件，除了要求密封性能安全可靠以外，還要求材料安全無毒，能經(jīng)受住零下70攝氏度到零上200攝氏度高低溫交變、高真空、強(qiáng)紫外輻射和原子氧侵蝕等各種復(fù)雜環(huán)境的長期考驗。不產(chǎn)生降解、老化和龜裂，可以安全使用30年這是基本標(biāo)準(zhǔn)。?

　　航天員在天宮二號生活和工作的空間大約有15立方米。按照醫(yī)學(xué)指標(biāo)，天宮二號為航天員設(shè)置了舒適的環(huán)境，溫度控制在19 到23攝氏度，濕度為50%左右。氧氣濃度與地面一致。另外，還備有大小便收集袋，這種收集袋采用了負(fù)壓技術(shù)，能夠避免異味散出。?

　　由于航天員是在天宮二號發(fā)射1個月之后進(jìn)入的，所以，為了保障食物的新鮮，天宮二號沒有為航天員提前準(zhǔn)備食物，而是由神舟十一號飛船來搭載。不過，天宮二號為航天員準(zhǔn)備了可以長時間儲藏的飲用水和氧氣。并且，飲用水里面添加了負(fù)離子，讓航天員可以喝到更純凈的水。?

　　天宮二號還為航天員準(zhǔn)備了外部繡有祥云圖案的睡袋。睡袋采用了特殊材料，具有抗阻燃、防靜電、松緊可調(diào)、重量輕等特點。此外，還備有保暖內(nèi)衣、保暖褲、運動服、運動襪等。考慮到太空工作的特殊需求，這些衣服設(shè)計都比較特別，有的衣服裝有電纜，有的口袋用于放置輻射測試儀。?

　　說到設(shè)計師們的細(xì)致程度，還體現(xiàn)在空間實驗室內(nèi)部墻壁的顏色?？臻g實驗室內(nèi)部墻壁四周墻面選擇米白色，底部選擇深灰色，工作臺等面板采用天藍(lán)色，多層次的顏色劃分可以帶給航天員清爽的感覺。?

　　前面我們說到，人長期生活在地面有重力的環(huán)境中，一旦進(jìn)入失重環(huán)境，身體就會產(chǎn)生不適應(yīng)的情況，其實這是失重生理效應(yīng)。為了監(jiān)測航天員身體狀況，天宮二號攜帶了不少“寶貝”：?

　　例如，失重生理效應(yīng)實驗裝置I，是為了研究航天飛行對人體的前庭眼動、心血管及腦高級功能影響，同步檢測動脈脈搏、靜脈脈搏、腦電和眼動。2013年，我國在天宮一號中首次研制了這種實驗設(shè)備。在天宮二號上，這套設(shè)備也在使用。?

　　失重生理效應(yīng)實驗裝置Ⅱ，是我國研制的第一個正式上天的全自動細(xì)胞培養(yǎng)裝置。這個裝置用于進(jìn)行失重生理效應(yīng)防護(hù)的細(xì)胞機(jī)制研究，為針對關(guān)鍵的細(xì)胞信號分子、開發(fā)相關(guān)的靶標(biāo)藥物以及制定防護(hù)措施奠定了基礎(chǔ)。?

　　為了保障航天員的身體健康，研制單位專門為航天員設(shè)計了“骨丟失對抗儀”。骨丟失對抗儀通過敲打人體小腿部位相應(yīng)穴位，刺激骨骼、改善血液循環(huán)，來對抗骨質(zhì)疏松。目前，這項科研成果已經(jīng)研發(fā)出一套民用級保健治療儀器，適用于不同人群，可以促進(jìn)骨骼合成，有效抑制骨質(zhì)疏松的發(fā)生，對消除疲勞也有良好的輔助作用。?

　　另外，科研人員研制的無創(chuàng)心功能監(jiān)測儀，主要通過無創(chuàng)檢測航天員的脈搏血壓、脈搏量和血氧飽和度等生理參數(shù)，定期監(jiān)測航天員的身體狀態(tài)。?

　　為了達(dá)到全面鍛煉的目的，天宮二號還安裝了太空鍛煉器材，包括特殊的跑步機(jī)用于鍛煉全身肌肉、健身自行車用于鍛煉下肢肌肉，以及拉力器用于鍛煉肩部和背部肌肉。為了解決在失重狀態(tài)下如何跑步的問題，設(shè)計人員在跑步機(jī)上配備了一根有彈性的橡皮帶，當(dāng)航天員站在跑步機(jī)上時，把橡皮帶像背書包一樣背在肩上，有彈性的帶子會把人勒住，人就不會飄起來，腿部也會感到更加有力。?

　　天宮二號總設(shè)計師朱樅鵬說，科研人員進(jìn)行的全面改裝和升級，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，更在很大程度上提升了它的性能和智能化程度。例如，環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)在天宮二號密閉艙內(nèi)，就為航天員創(chuàng)造了一個安全適宜的人類生存環(huán)境，保障航天員的身體健康和工作效率。?

　　在設(shè)計師說到的這套系統(tǒng)中，環(huán)控控制器是用來接收相關(guān)分系統(tǒng)的控制信號的。對環(huán)控生保分系統(tǒng)目標(biāo)飛行器內(nèi)各種風(fēng)機(jī)、電機(jī)等部件進(jìn)行控制，另一功能是完成配電工作。?

　　而環(huán)控檢測裝置主要負(fù)責(zé)與目標(biāo)飛行器進(jìn)行外部通信，同時完成系統(tǒng)內(nèi)各種生理參數(shù)、部件狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集、濾波處理以及向系統(tǒng)內(nèi)的控制部件發(fā)出相應(yīng)的控制信號。二氧化碳分壓傳感器用于測量艙內(nèi)的二氧化碳濃度，當(dāng)濃度超過預(yù)警值時，立即報警并指示航天員按照預(yù)定方法進(jìn)行處理，從而保證了航天員的生命安全。?

　　還有一個是在軌有害氣體檢測裝置，主要擔(dān)負(fù)起艙內(nèi)“環(huán)保衛(wèi)士”的使命。這個裝置3分鐘就能完成氣體成分和濃度的檢測，為空間實驗室的環(huán)境安全保駕護(hù)航。它采用了一種全新的氣體檢測方式，通過寬光譜分析技術(shù)對多種氣體成分實現(xiàn)同時測量，可以采集到二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氨氣、甲醇、乙醇等共10種有害氣體的測量數(shù)據(jù)。與常規(guī)的居室環(huán)境檢測儀相比，不但測試種類多，而且靈敏度也更高。在航天員入住前，會先對艙內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測。一旦有害氣體的濃度超標(biāo)，它就會發(fā)出警報，開啟空氣凈化系統(tǒng)。實驗艙內(nèi)空氣得到過濾凈化后，航天員就可以放心入住了。入住期間，在軌有害氣體檢測裝置會定期檢查艙內(nèi)的空氣質(zhì)量，為航天員生活環(huán)境的安全，提供持續(xù)保障。?

　　噪聲是航天員在這個“大開間”舒適生活的另一大影響因素。為最大限度減輕噪聲對航天員的影響，技術(shù)人員在天宮二號設(shè)計階段，制定出嚴(yán)格的生活區(qū)和儀器區(qū)噪聲控制指標(biāo)，并通過技術(shù)攻關(guān)進(jìn)行解決，以最大限度地把噪聲控制在最小的指標(biāo)范圍內(nèi)。?

　　總的來說，從空間實驗室配套系統(tǒng)，到航天員生活環(huán)境的技術(shù)革新，不僅僅彰顯了我國航天載人技術(shù)水平的提升，更為我國空間站建設(shè)做了進(jìn)一步的技術(shù)驗證。?

　　從載人飛船過渡到載人航天基礎(chǔ)設(shè)施的實驗性航天器，天宮二號空間實驗室已經(jīng)為建造復(fù)雜程度更高的空間站，做好了前期準(zhǔn)備工作?？傇O(shè)計師朱樅鵬介紹說，空間站建設(shè)是我國載人航天工程戰(zhàn)略的第三步，計劃于2020年左右建成，2022年全面運行。?

　　在下一期節(jié)目中，我們將繼續(xù)走進(jìn)天宮二號，來聽聽在這個空間實驗室內(nèi)究竟做了哪些科學(xué)應(yīng)用實驗。?



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識