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來源:中國載人航天微信公號 發布時間:2022/8/11 14:20:36
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“航天調音師”,打造安靜舒適的“太空之家”

 

神舟十四號航天員“太空出差”兩個月以來,身體狀態良好,近期正圍繞問天實驗艙環控生保系統建立和出艙活動展開各項工作。問天實驗艙現已基本滿足入住條件,航天員蔡旭哲還擔任了新艙段的“試睡員”,已經在問天艙的新睡眠艙居住了一段時間。

作為中國空間站第二個艙段,問天實驗艙內配置了多臺實驗機柜和3個睡眠區,是航天員將來重要的工作和生活場所。如何控制艙內噪聲、為航天員提供安靜舒適的工作環境的議題備受重視。承擔此次問天實驗艙噪聲評估與治理工作的是中國空間技術研究院總裝與環境工程部空間站力學試驗團隊。從模擬噪聲源、找準“大嗓門”到讓設備“安靜”下來,這支“航天調音師”團隊想盡妙招。

模擬“起飛的聲音”,從神舟飛船開始

神舟載人飛船發射過程中,艙外噪聲可達到140至160分貝。如此環境中,飛船能否保持正常工作狀態?艙內航天員能否承受得住?為此,在神舟飛船研制之初,為飛船量身定制的大型噪聲試驗室應運而生。在我國自主研制的世界第二大混響室中,聲壓可超過飛機起飛時噪聲的百倍,保證飛船各項力學試驗“身臨其境”,預演數據“分毫不差”。

發射前,飛船都會在混響室內進行全面“體檢”。在試驗團隊的操作下,幾十個發聲設備同時工作,產生發射過程中的高聲強噪聲,數百只傳感器對飛船進行“望聞問切”,檢測飛船返回艙內的噪聲環境是否滿足設計指標要求,提前幫航天員感受“起飛的聲音”。飛船只有通過嚴格“體檢”,才能奔赴發射場。

組建替身“合唱團”,找準“大嗓門”

問天實驗艙內部安裝了大量壓氣機、泵、風扇等工作設備,以及用于姿態控制的控制力矩陀螺和空間生命科學研究任務所需搭載的“太空冰箱”等諸多設備,這些設備工作的噪聲疊加在一起就構成了空間站內的復雜噪聲環境。

問天實驗艙與天和核心艙交會對接后組成了連通的整體,航天員會進入實驗艙開展空間科學實驗等工作。為了給航天員提供安靜舒適的工作環境,必須找出“嗓門”最大、影響最明顯的設備,進行更精準、更嚴格的噪聲治理。

問天實驗艙中的設備來自多個研制單位,到位時間各不相同,但噪聲評估工作不能等到所有噪聲源就位再開展。沒有噪聲源,“航天調音師”們就組建了一支替身“合唱團”隊伍,把噪聲模擬出來。通過聲源模擬子系統,模擬空間站上各擾源產生的噪聲,再通過噪聲測量子系統,測量艙內聲壓。

噪聲源模擬技術好比學習唱歌,既要練好“腔調”,又要控制好“嗓門”。同時,它也有自己的“錄音棚”——消聲室,可進行頻率、聲壓、功率全方位立體模擬。學會“唱歌”之后,聲源模擬系統就可以安裝在空間站,這時還需關注其安裝狀態,“演員站位”不準,“合唱”就會亂套。通過獨唱、二重唱、合唱等各種排練,最終找出影響最大、需要進行嚴格降噪的設備。

因材施教,讓“大嗓門”安靜下來

找到“大嗓門”后,如何讓設備“安靜”下來,是“航天調音師”團隊需要攻克的下一批技術難點。問天實驗艙搭載的“太空冰箱”在設計時做到了最大程度的集成,各組成部分間環環相扣。另外,為了保證艙內空氣質量,空間站對材料選擇有嚴格要求,這就導致很多地面常用的降噪材料不適用于空間站。

為了高效降噪,研制人員首先對其關鍵泵機進行設計,在保證制冷效率的同時,將聲能輸入降至最低,并選用新型附著材料提升結構阻尼,改良箱體的聲輻射效率,通過改變連接關系改善結構傳導特性……利用這些細節設計,將“太空冰箱”的噪聲指標降低了近20分貝。

此外,艙內設備的噪聲成因、安裝位置、體積大小各不相同,為此試驗團隊選擇“因材施教”:以振動為主的噪聲源,被穿上金屬橡膠定制的松軟舒適的“鞋子”,避免振動產生的噪聲影響航天員;以聲輻射為主的噪聲源,被放在隔聲較好的盒子里……

借助各種妙招,“航天調音師”們將問天實驗艙工作區噪聲保持在60分貝以下,睡眠區保持在50分貝以下,相當于我們平時在室內正常談話的音量,滿足了相關醫學標準要求,為航天員切實提供了安靜舒適的工作生活環境。

“太空之家”的升級擴建,使“新房間”有了新物資、新配套,同時也帶來了許多新任務和新挑戰。為了航天器的安全穩定和航天員的安心舒適,以“航天調音師”團隊為代表的中國航天人正不懈努力,致力打造舒適的“太空之家”,為工程的建設發展貢獻更多精彩!

 
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