神舟十四號航天員“太空出差”兩個月以來，身體狀態(tài)良好，近期正圍繞問天實驗艙環(huán)控生保系統(tǒng)建立和出艙活動展開各項工作。問天實驗艙現(xiàn)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(jīng)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(nèi)配置了多臺實驗機柜和3個睡眠區(qū)，是航天員將來重要的工作和生活場所。如何控制艙內(nèi)噪聲、為航天員提供安靜舒適的工作環(huán)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(shù)研究院總裝與環(huán)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(shè)備“安靜”下來，這支“航天調(diào)音師”團隊想盡妙招。
模擬“起飛的聲音”，從神舟飛船開始
(資料圖片)
神舟載人飛船發(fā)射過程中，艙外噪聲可達到140至160分貝。如此環(huán)境中，飛船能否保持正常工作狀態(tài)？艙內(nèi)航天員能否承受得??？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(shù)據(jù)“分毫不差”。
發(fā)射前，飛船都會在混響室內(nèi)進行全面“體檢”。在試驗團隊的操作下，幾十個發(fā)聲設(shè)備同時工作，產(chǎn)生發(fā)射過程中的高聲強噪聲，數(shù)百只傳感器對飛船進行“望聞問切”，檢測飛船返回艙內(nèi)的噪聲環(huán)境是否滿足設(shè)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(fā)射場。
組建替身“合唱團”，找準“大嗓門”
問天實驗艙內(nèi)部安裝了大量壓氣機、泵、風扇等工作設(shè)備，以及用于姿態(tài)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(shè)備，這些設(shè)備工作的噪聲疊加在一起就構(gòu)成了空間站內(nèi)的復雜噪聲環(huán)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(huán)境，必須找出“嗓門”最大、影響最明顯的設(shè)備，進行更精準、更嚴格的噪聲治理。
問天實驗艙中的設(shè)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(diào)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(tǒng)，模擬空間站上各擾源產(chǎn)生的噪聲，再通過噪聲測量子系統(tǒng)，測量艙內(nèi)聲壓。
噪聲源模擬技術(shù)好比學習唱歌，既要練好“腔調(diào)”，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(tǒng)就可以安裝在空間站，這時還需關(guān)注其安裝狀態(tài)，“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(shè)備。
因材施教，讓“大嗓門”安靜下來
找到“大嗓門”后，如何讓設(shè)備“安靜”下來，是“航天調(diào)音師”團隊需要攻克的下一批技術(shù)難點。問天實驗艙搭載的“太空冰箱”在設(shè)計時做到了最大程度的集成，各組成部分間環(huán)環(huán)相扣。另外，為了保證艙內(nèi)空氣質(zhì)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(guān)鍵泵機進行設(shè)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(jié)構(gòu)阻尼，改良箱體的聲輻射效率，通過改變連接關(guān)系改善結(jié)構(gòu)傳導特性……利用這些細節(jié)設(shè)計，將“太空冰箱”的噪聲指標降低了近20分貝。
此外，艙內(nèi)設(shè)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(chǎn)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(diào)音師”們將問天實驗艙工作區(qū)噪聲保持在60分貝以下，睡眠區(qū)保持在50分貝以下，相當于我們平時在室內(nèi)正常談話的音量，滿足了相關(guān)醫(yī)學標準要求，為航天員切實提供了安靜舒適的工作生活環(huán)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(zhàn)。為了航天器的安全穩(wěn)定和航天員的安心舒適，以“航天調(diào)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(shè)發(fā)展貢獻更多精彩！
