告别了工作生活天的中国空间站，神舟十三号3名航天员终于回家了。4月16日，就在刚刚，神舟十三号载人飞船搭载航天员翟志刚、王亚平、叶光富，安全返回酒泉卫星发射中心东风着陆场。
至此，中国空间站关键技术验证阶段收官之战、神十三载人飞行任务取得圆满成功。
?图片来源：中国青年报
宇航员在空间站的工作神十三航天员归来振奋人心，但很多人不知道宇航员在空间站里的工作都有什么？下面用一组漫画告诉你！
航天员有时需要到舱外执行任务，比如对空间站外部部件进行维修。维修对象是舱外的电子器件和机械部件。
空间站上的实验室具备很多地面实验室所不具备的条件，比如失重的环境与辐射影响等等。航天员在空间站中的一项重要工作就是进行各种太空实验。航天员还可以利用太空微重力、高真空、高洁净等环境资源，可以进行高纯度药品的空间生产、提炼无缺陷晶体和制造无泡沫合金等材料加工生产。
空间站所需的物品都是用货运飞船从地面运送上去的。为了接收货运飞船的货物，航天员要在空间站内同货运飞船进行对接。
完成与货运飞船的对接后，航天员可以打开舱门，将补给物品搬运进空间站内并进行整理。这些物品包含航天员生活所需的日用品、食品、科研设备，甚至活体实验动物等等。
对地观测也是空间站上航天员们的工作任务之一。从空间站的观测窗口看地球时，能够看到许多独特而令人震撼的美景。
其实说到航天领域，真空是一个绕不开的话题。要知道不管是火箭、卫星、探测器，还是空间站，都要飞入太空，而太空即是真空环境。所以对于航天领域来说，真空技术是一切成果的科学基础。那么究竟哪些环节运用到了真空技术呢？我们挑选了几个主要环节介绍给大家。
空间站有效载荷真空系统
有效载荷真空支持系统是空间有效载荷支持系统的重要组成部分，为空间有效载荷实验的顺利进行提供真空环境支持和保证。空间站或空间实验室为开展空间实验提供了平台，不仅实现了微重力实验条件，而且为各种有效载荷实验提供了控制与数据处理、热控、二次电源、气体供应、真空、视频等支持。
其中，真空支持系统为有效载荷实验提供废气排放及真空度维持。部分有效载荷实验在供应气体前先要对其工作区预抽真空，实验完毕后须将产生的废气排放到太空，所需的真空排放系统称为有效载荷废气排放子系统；另外部分实验在进行过程中必须对工作区保持一定的真空度，所需的真空抽气系统称为有效载荷真空资源子系统。废气排放子系统与真空资源子系统两者合称有效载荷真空支持系统。
国际空间站是人类迄今为止在太空建造的规模最大、建设周期最长的空间实验基地，其真空支持系统分为两个层次：实验舱级的真空支持系统和有效载荷机柜级的真空支持系统。相比而言，有效载荷机柜级真空支持系统可以提供更高的真空度。
?微重力燃烧科学机柜实物照片及真空支持系统
与国际空间站相比，我国实验舱级真空支持系统设计为8个机柜中的有效载荷工作室提供0.1Pa的真空度，为全部标准载荷机柜提供废气排放服务。
?我国空间站实验舱级真空支持系统构成原理
空间环境模拟
真空技术应用在航空航天领域中，主要体现在空间环境模拟部分。
在运载火箭、人造卫星、载人飞船、空间站、宇宙探测器以及航天飞机等各种空间飞行器，在空间飞行的过程中，都是在宇宙的自然真空中进行的。在真实的空间环境中，除了直接受到空间真空环境的影响外，还要受到太阳辐射、各种带电粒子及温度的影响。这些因素会造成材料性能的改变或损伤、仪器灵敏度的失灵，从而可能破坏飞行器，甚至危害宇航员的生命安全。
?左：阿波罗指挥服务舱的试验室丨右：Eutelsat-9B/EDRS-A卫星在热真空室内准备接受测试
因此，在地面上建立模拟空间环境的宇宙空间模拟实验装置进行测试是非常必要。而这些空间环境的模拟即是以真空技术为基础的。
?德国DLR大型离子推进器试验室
?Columbus舱在集成试验平台上进行试验
想了解真空技术在空间环境模拟中的作用，可以点击文末《探秘世界最大航天器真空模拟系统》查看原文。
真空钎焊与热处理
在对航天用合金如铝合金、不锈钢、高温合金、钛、铌、钽以及其他一些高熔点金属进行钎焊时，一般采用真空钎焊。该技术对于新材料的连接和复杂精密结构件的制造具有独特的优越性和灵活性。对于某些难熔焊材料与复杂构件来说，钎焊是其唯一可行且有效的连接技术。因此，真空钎焊技术在航天工业应用越来越广泛，航天发动机上的很多重要部件，如涡轮叶片、压气机叶片、燃烧室部件、蜂窝封严结构、不锈钢热交换器、燃油总管及其他管路等构件的制造都涉及到真空钎焊技术。
与真空钎焊相配合的是真空热处理技术。真空热处理是航空发动机热处理的重要方式之一，对于航天领域的钛合金材料，其钣金件和铸件的去应力退火、紧固标准件的固溶处理和时效处理、除氢退火以及高强度钛合金钣金零件的约束时效处理均必须在真空炉中进行。所以航天材料的铸造与加工都离不开以上技术的运用。
空间站在轨密封检漏
空间站和其他航天器一样，在发射入轨和运行过程中将受到振动、真空、高低温交变、微流星及空间碎片、原子氧、太阳辐射及宇宙射线的相互作用，舱体和密封结构可能产生松动、变形、表面氧化、腐蚀、损伤甚至穿孔等现象，这些将给空间站和航天员的生命安全带来潜在的威胁甚至惨重后果。所以在轨运行时的密封检漏，对于保证航天员的安全和飞行任务的成功非常重要。
?NASA氢泄漏自动检测系统结构示意图
舱门是保障航天器密封舱密封功能的重要机械组件,用于航天员及货物进出多个密封舱体或航天员出舱进行太空作业，舱门是航天员及货物出入密封舱的唯一通道。中国神舟飞船舱门整体检漏时，将舱门安装在一个容器中间的隔板上，将容器分成两个舱分别模拟舱内工作环境、舱外真空环境，在舱门内侧充入氦气、舱门外侧抽真空进行氦质谱检漏。
?单容器检漏法原理图
真空测量
真空测试计量技术是确保载人航天、探月工程、北斗导航等重大航天工程顺利实施的重要基础。近年来，我国开展了面向航天应用的真空测试计量原始创新研究，实现了由真空中性气体测试计量向空间电推进真空等离子体测试、卫星充放电真空模拟测试、真空环境下空间计量等交叉领域的拓展，并在月球样品采样、飞船交会对接、空间守时原子钟研制、卫星平台升级换代、卫星安全防护等应用中发挥了至关重要的作用。
真空测量在航天领域所使用的真空计主要有热传导真空计、电容薄膜真空计、压敏电阻真空计、石英真空计、热阴极电离真空计等。
?我国静态膨胀法真空标准装置实物图，测量范围可达4×10-7～1×Pa
看完这些，是不是感觉这些真空技术应用特别“高大上”？其实对于航天领域而言，真空无处不在，引力波探测器、天文望远镜等设备都与它密不可分，本文也只是提及其中的一部分内容。可以说真空技术的发展，极大地推进了各国航天事业的进步。相信在未来，真空技术一定会在航空航天大放异彩，更多未知领域等待着人类去探索和发现。
END
[1]《太空探索
航天员在空间站的工作》，作者：文/闻新方慧图/孙立新潘宇豪；
[2]TheRoleofVacuumTechnologyinSpaceResearch,Source:VacuumScienceWorld_eBook；
[3]《空间站有效载荷真空支持系统方案评述》，作者：卜珺珺，曹军，杨晓林；
[4]《国际空间站环境试验标准及力、热试验方法综述》，作者：郝亚新，刘敏，孙玉玮，张羽；
[5]《真空测试计量技术及其航天应用》，作者：李得天，习振华，王永军，成永军，郭宁，王鹢，秦晓刚，张虎忠，李刚，赵呈选；
[6]《空间站在轨密封检漏技术研究》，作者：喻新发，闫荣鑫，邵容平，孟冬辉，郭欣；
[7]《载人航天器舱门检漏技术研究》，作者：张海峰，孙立臣，汪力，刘恩均，史纪军，孙立志；
文章转载自：iVacuum真空聚焦
ACFT先进涂层与薄膜技术、装备、制造博览会
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