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常见问题解答:国际空间站冷却系统泵故障

奋进号航天飞机上的STS-130机组人员在国际空间站和航天飞机开始出坞后的相对分离后拍摄了这张照片。

美国国家航空航天局正在推进一项计划,将宇航员送往国际空间站外进行两次紧急太空行走,以修复轨道实验室冷却系统的主要故障。

美国宇航员Doug Wheelock和Tracy CaldwellDyson将在8月11日星期六和星期三的维修太空行走中更换空间站右侧或停机坪上的一个有故障的氨泵

以下是有关情况的一些问题和答案:

空间站到底出了什么问题

冷却系统问题发生在美国东部时间7月31日星期六晚上8点左右(格林尼治标准时间8月1日0000),当时美国国家航空航天局的工程师怀疑是一个电源尖峰导致国际空间站冷却系统a回路液氨泵的断路器跳闸。两个泵中的一个(另一个用于回路B)按计划关闭,导致电站一半的冷却系统瘫痪它不能打开来固定内部部件,宇航员必须在太空行走中更换整个泵。

空间站的冷却系统是如何工作的

空间站的主动热控制系统(ATCS)有内部和外部组件,旨在维持空间站上的特定温度。该系统使用机械泵送的流体封闭回路,控制热量收集、热量输送和热量排出。

来自空间站太阳能电池阵列的能量为电子和各种其他系统提供动力。这个过程会产生多余的热量,必须去除。

由循环水回路冷却的冷板和热交换器有助于调节航天器的内部大气。这种液体热交换系统去除多余的热量,能量被输送到散热器,散热器将热量喷射到太空中。在发生这种情况之前,废热必须通过含有液氨(而不是水,如果在站外的管道中循环,水会结冰)的回路进行第二次交换。

氨在标准大气压下冻结在华氏107度(摄氏77度)。

国际空间站有两个外部冷却回路,它们使加热的氨通过巨大的散热器循环,并将多余的热量释放为红外辐射,同时在此过程中冷却空间站的设备。

空间站的问题有多严重

美国国家航空航天局空间站项目经理迈克·苏弗雷迪尼星期一说,这次故障是国际空间站最大的潜在故障之一。美国国家航空航天局列出了14种不同的故障(称为“14大故障”),这些故障被认为对空间站的持续运行至关重要。Suffredini说,这次冷却系统泵故障也在名单上,但这是有史以来第一次发生此类故障。

故障是否危及空间站工作人员

不。美国国家航空航天局一再强调,居住在空间站上的六名宇航员在任何时候都没有任何危险或不得不撤离国际空间站的风险。该空间站目前居住着三名美国宇航员和三名来自俄罗斯联邦航天局的宇航员。

在7月31日的首次故障后,电站机组人员关闭了几个系统和备用系统,以减少入职设备的热负荷。在这些系统断电的情况下,电站的第二个冷却回路“回路B”能够保持对有源设备的冷却。

空间站的俄罗斯部分也有独立于美国系统的冷却系统。

宇航员如何更换空间站的“氨泵”

太空行走的宇航员将分两个阶段更换空间站损坏的氨泵。在8月7日星期六的太空行走中,他们将实际拆除出现故障的大型泵模块,然后用螺栓固定一个备用泵模块。

一名宇航员(惠洛克)将乘坐空间站的机械臂,而另一名(考德威尔·戴森)将自由漂浮并漂浮在空间站的特拉斯结构上。他们的主要工作地点在该站的Starboard‘1(S1)特拉斯段上,这是故障泵所在的位置。备用泵位于大约30英尺(9米)外的存储平台上。

在第二次太空行走中,宇航员们预计将连接氨管道和电线,以完全启动新的泵。需要进行五个电气连接和五个液氨连接。

宇航员在处理液氨管道时必须小心,以避免任何残留的液氨污染他们的宇航服,并需要额外的净化程序。

计划太空行走不是需要几周时间吗?“这种反应怎么这么快?”

通常,对于即将进行的氨泵更换等维修,美国国家航空航天局需要大约两周的时间来全面规划、排练和准备这样的太空行走。

一个偶然的机会,Wheelock和Caldwell Dyson已经被安排在本周进行不同的太空行走,因此他们已经为户外手术准备了宇航服和通用工具。由于更换泵是美国国家航空航天局14大空间站维修项目之一,航天局也制定了太空行走维修计划,以备不时之需。

这两个事实加在一起有助于加快太空行走的计划,尽管美国国家航空航天局休斯顿约翰逊航天中心的工程师们也一直在夜以继日地工作,为太空行走做好准备。

电站的氨泵有多大?它们的成本是多少

空间站工作人员说,水泵的大小与洗衣机差不多。

每个泵重780磅(353公斤),长5 1/2英尺(69英寸),宽4英尺(50英寸)。它们大约有3英尺高(36英寸)。

美国国家航空航天局并没有为空间站上的每个氨泵提供官方费用。但美国国家航空航天局官员告诉太空网,2009年在地面组装的备用泵耗资约390万美元。

哪些空间站系统受到了泵故障的影响

一旦泵关闭,空间站宇航员关闭了四个控制力矩陀螺仪中的两个(用于在没有推进器的情况下保持空间站在太空中的方向)、一些空间站电源转换器和命令路由设备,以及空间站s波段通信天线和全球定位系统的备份系统。如果出现故障,一些工作站系统在没有备份的情况下运行。

第二天,任务控制中心重新启用了两个离线陀螺仪中的一个,宇航员在一些空间站系统和前哨基地美国命运实验室的电力系统之间安装了跨接电缆,以保持冗余。

如果空间站上的两个美国冷却回路都出现故障,会发生什么

美国国家航空航天局官员表示,如果美国的两个冷却回路都出现故障(根据美国国家航空局的说法,这是一个不太可能发生的事件),空间站的美国系统可能会断电,机组人员将进入俄罗斯段一段时间。空间站管理人员表示,由于空间站的俄罗斯一侧有一个独立的冷却系统,它可以在短时间内为6名机组人员提供支持,可能需要几天时间才能进行维修或响应。

国际空间站有多大

国际空间站是有史以来人类在太空建造的最大的建筑,有一个像脊椎一样长的主特拉斯和一个无球场地。在晴朗的夜晚,当空间站从头顶飞过时,肉眼很容易就能看到它,有时甚至比金星还亮。

空间站分为两个主要部分:美国部分和俄罗斯部分。俄罗斯部分目前由Zarya和Zvezda模块以及几个较小的对接和研究节点组成。美国部分包括美国国家航空航天局的命运实验室,连接节点(宁静、统一和和谐)以及来自欧洲和日本的国际实验室。加拿大建造了空间站的机械臂和移动轨道车系统。

车站共有13个不同的可居住隔间,拥有1.5架波音747大型喷气式飞机(约相当于一栋三居室的房子)的居住空间。


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