Wie hat sich Airlock von einem „Zeitarbeiter“ zu einer „Business-Elite“ entwickelt?

Derzeit führen chinesische Astronauten Außenbordeinsätze durch die Luftschleuse des Wentian-Labormoduls durch. Wussten Sie? In der Vergangenheit haben chinesische Astronauten die aus dem Knotenmodul des Tianhe-Kernmoduls und dem Orbitalmodul des Shenzhou-Raumfahrzeugs umgebaute temporäre Luftschleuse für Weltraumspaziergänge genutzt und dabei viel Erfahrung gesammelt. Im Vergleich zu anderen Optionen weist die spezielle Luftschleuse andere Ausgangsorte und -bedingungen auf und bietet einzigartige Vorteile. Mit Blick auf die Zukunft bin ich davon überzeugt, dass es umfassendere und effizientere neue Lösungen für Astronauten geben wird, die das Raumschiff verlassen möchten.

Chen Dong und Liu Yang machten ein Gruppenfoto vor der Kabine

Der Ausgangspunkt der Modifikation "Jijiu Zhang" ist hoch

Wenn wir über Außenbordaktivitäten im Weltraum sprechen, dürfen wir den ersten Weltraumspaziergang eines Chinesen nicht unerwähnt lassen.

Im Jahr 2008 führten die Astronauten der Raumsonde Shenzhou VII den ersten Außenbordeinsatz eines Chinesen im Weltraum durch. Zhai Zhigangs Worte „Ich bin aus der Kabine raus und fühle mich gut“ hinterließen bei allen einen tiefen Eindruck.

Zhai Zhigang verlässt die Raumsonde Shenzhou VII

Damals wurde die Luftschleuse des Raumschiffs Shenzhou VII unter voller Ausnutzung der vorhandenen technologischen Basis und Verbesserung des Orbitalmoduls entworfen. Es handelte sich sowohl um eine Innovation als auch um eine vorübergehende Maßnahme chinesischer Luft- und Raumfahrtforscher zur Erlangung der Technologie für Außenbordaktivitäten. Seitdem hat die Raumsonde Shenzhou diese Methode nie wieder eingesetzt.

Unterschätzen Sie diese hastig errichtete provisorische Luftschleuse nicht. Dies verhalf unserem Land zu einem Durchbruch bei der Schlüsseltechnologie der Luftschleuse und machte unser Land zum dritten Land, das die Technologie für Außenbordfahrzeuge im Weltraum unabhängig beherrschte. Man kann sagen, dass die technologische Ausgangslage recht hoch ist.

Öffentlichen Informationen zufolge wurde für die Luftschleuse des Raumschiffs Shenzhou VII die Grundstruktur des ursprünglichen Orbitalmoduls direkt verwendet und durch systematische Neugestaltung die Luftschleusenfunktion hinzugefügt. Die Luftschleuse hat zwei Hauptfunktionen: eine ist die Abdichtungsfähigkeit; die andere ist eine Druckentlastungs-/Wiederdruckfunktion. Die Abdichtung ist eine inhärente Fähigkeit des Orbitalmoduls. Um die Außenbordaktivitäten der Astronauten zu unterstützen, ist dieser Modulabschnitt speziell mit einer Druckentlastungsvorrichtung ausgerüstet, die aus Rohrleitungsventilen und einer Druckerhöhungsvorrichtung besteht, die von fünf Hochdruckgasflaschen unterstützt wird, um den Gasbedarf für die zweimalige Druckentlastung/Druckerhöhung zu decken. Darüber hinaus bietet es eine Reihe von Funktionen wie Lagerung, Transport, Bereitstellung von Außenbord-Raumanzügen sowie Außenbordaktivitäten, Kamera, Beleuchtung usw.

Allerdings war die Umwandlung des Orbitalmoduls des Raumschiffs Shenzhou VII in ein Luftschleusenmodul nur eine Notlösung und es mussten zwangsläufig Fehler in den Details passieren, wie die Verlegenheit von Zhai Zhigang zeigt, als er beim Verlassen der Kabine feststellte, dass sich die Kabinentür nicht öffnen ließ. Analysen ergaben, dass zu diesem Zeitpunkt im Orbitalmodul zahlreiche Vorräte zum Leben und Arbeiten gelagert waren. Nachdem der Druck in der Luftschleuse abgelassen worden war, stießen diese Vorräte und Geräte immer noch Abgase aus, wodurch der Druckabbau langsamer voranschritt als erwartet. Nachdem Zhai Zhigang die Kabinentür ein Stück weit geöffnet hatte, wurde sie durch den Luftdruck in der Kabine wieder „zurückgedrückt“.

Dennoch ist die Luftschleuse des Raumschiffs Shenzhou VII noch immer viel „fortschrittlicher“ als ähnliche Systeme, die in den Anfangstagen der USA und der Sowjetunion entwickelt wurden. Der erste bemannte Außenbordeinsatz wurde 1965 vom sowjetischen Astronauten Leonow vom Raumschiff Woschod 2 aus durchgeführt. Damals war das Raumschiff mit der flexiblen, aufblasbaren Luftschleusenkapsel „Wolga“ ausgestattet, die nur einem Astronauten beim Verlassen der Kabine helfen konnte.

Was den ersten Ausstieg der amerikanischen Astronauten aus dem Weltraum betrifft, handelte es sich dabei um eine noch „eiligere Angelegenheit“ – das Gemini-Raumschiff war nur geringfügig größer als das am Körper getragene Mercury-Raumschiff, und die gesamte Rückkehrkapsel wurde ohne jegliche Missionsredundanz und ohne Unfälle drucklos gemacht und entleert. Wir können nur sagen, dass die Amerikaner großes Glück hatten.

Sowohl "Teilzeit" als auch "dediziert" sind sehr stark

Während der Bau der chinesischen Raumstation reibungslos voranschritt, verließen Astronauten das Kernmodul Tianhe und führten mehrere Missionen durch. Während dieses Prozesses nutzte das Tianhe-Kernmodul das Knotenmodul als Luftschleusenkabine. Dabei griff man auf die Erfahrungen zurück, die man mit der Modifizierung der Luftschleusenkabine des Raumschiffs Shenzhou VII gemacht hatte, und vervollkommnete das Design.

Laut öffentlich veröffentlichten Videos und Bildern ist das Lukenschloss der Ausgangsluke des Knotenmoduls des Tianhe-Kernmoduls an der Seite angebracht und mit einem zusätzlichen Hilfsgriff versehen, damit die Luke problemlos geöffnet werden kann.

Darüber hinaus wurde in dieser „Teilzeit“-Luftschleuse zum ersten Mal in der bemannten Raumfahrtgeschichte Chinas eine Technologie zur Wiederverwendung von Gasen eingesetzt. Damit ist China nach den USA das zweite Land, das diese Technologie beherrscht. Mithilfe von Luftpumpen zwischen den Kabinen und anderer Ausrüstung kann das Tianhe-Kernmodul das Gas im Knotenmodul teilweise recyceln und wiederverwenden, wodurch der Sauerstoffverbrauch bei Außenbordaktivitäten erheblich reduziert wird. Dies ist von großer Bedeutung, um Ressourcen und Transportkapazitäten einzusparen, die langfristigen Fähigkeiten der Astronauten im Orbit zu verbessern und zahlreiche Außenbordaktivitäten zu unterstützen.

Die Besatzung des Raumschiffs Shenzhou 13 verlässt das Knotenmodul des Kernmoduls Tianhe

Im Gegensatz dazu hat Russland, eine alteingesessene Macht in der bemannten Raumfahrt, die Raumstationen der Saljut-Serie und der Mir unabhängig betrieben und war auch am Bau einer großen Zahl von Modulen der Internationalen Raumstation beteiligt. Allerdings wurde in der Luftschleuse immer eine direkte Druckentlastungsvorrichtung verwendet, und das Gas wird direkt in ein Vakuum abgelassen, was zu Gasverschmutzung führen oder die Fluglage des Raumfahrzeugs beeinträchtigen kann. Auch die bei zahlreichen Außenbordeinsätzen austretende Luft stellt einen erheblichen Verbrauch dar.

Man kann sagen, dass Chinas Raumstation in dieser Hinsicht den Nachzüglervorteil hat und technologisch einen Schritt voraus ist.

Auch die „Teilzeit“-Luftschleuse des Tianhe-Kernmoduls ist eine Übergangseinrichtung. Astronauten der chinesischen Raumstation werden künftig vor allem die spezielle Luftschleuse des Wentian-Labormoduls für ihre Arbeit außerhalb der Kabine nutzen. Als speziell entwickelte und unabhängig genutzte Luftschleuse übertrifft sie in Länge und Durchmesser das Orbitalmodul des Raumfahrzeugs Shenzhou, ihr Innenvolumen ist größer und sie nutzt zudem eine Technologie zur Gaswiederverwendung. Während der Vorbereitungsphase für Außenbordeinsätze pumpen die Astronauten die Luft aus der Luftschleuse in die angrenzende abgedichtete Kabine, um den Verbrauch von Luftressourcen zu minimieren.

Das Volumen der Luftschleusenkabine des Wentian-Experimentiermoduls ist 50 % größer als das der Knotenkabine des Tianhe-Kernmoduls. Die Kabinentür ist mit einem Durchmesser von 1 Meter geräumiger. Astronauten können dicke Außenbord-Raumanzüge tragen, ohne in ihrer Drehung und Bewegung eingeschränkt zu sein, und können ihre Ausrüstung leichter transportieren.

Die Astronauten Jing Haipeng und Zhu Yangzhu in der Luftschleuse des Wentian-Labormoduls

Die für Außenbordeinsätze verwendete Tür ist ein komplexes Produkt der Luft- und Raumfahrt, das Disziplinen wie Abdichtung, Kraftübertragung, Verriegelung und Ergonomie umfasst. Die Einsatzkräfte der Astronauten bleiben unverändert. Sie müssen lediglich den passenden Griff drehen, um die Tür zu entriegeln, den Restdruck mithilfe der Servo-Funktion beseitigen und den Türgriff ziehen, um die Tür zu öffnen. Normalerweise kann bei geschlossener Luke durch den mitgelieferten Lecksucher und weitere Ausrüstung für umfassende Sicherheit gesorgt werden.

Chen Dong öffnete die Luftschleuse der Wentian-Versuchskabine, um die Kabine zu verlassen

Natürlich macht sich mancher vielleicht Sorgen: Dieser Ausgang befindet sich direkt unter der Luftschleuse, was bedeutet, dass die Astronauten die Kabine quasi kopfüber verlassen. Wird es gefährlich sein? Tatsächlich ist die Schwerkraft in der erdnahen Umlaufbahn sehr schwach, sodass es für Astronauten selbst mit einem schweren Gewicht keine großen Schwierigkeiten bereiten dürfte, die Kabine zu verlassen.

Betrachten Sie die Luftschleuse des Wentian-Experimentmoduls aus einem anderen Blickwinkel

Die chinesische Raumstation wird viele Jahre im Weltraum unterwegs sein. Werden chinesische Astronauten in Zukunft modernere Luftschleusen verwenden? Es gibt ein neues Konzept einer aufblasbaren Zweikammer-Hybrid-Luftschleuse. Insbesondere wird ein aufblasbarer Kabinenabschnitt als Mannschaftsschleuse verwendet, wodurch nicht nur das Volumen und die Masse der Schleuse reduziert werden, sondern auch die inhärenten Vorteile der Doppelkammer-Schleuse erhalten bleiben und Gas bequemer und effizienter wiederverwendet und der Gasverbrauch gesenkt werden kann. Darüber hinaus ist das neue Design stoßfester und kann die Astronauten im Inneren besser vor Bedrohungen wie Mikrometeoroiden und Weltraumschrott schützen. Kurz gesagt: Die Luftschleuse wird sich auf jeden Fall weiter verbessern, also warten wir ab.