噪声控制——打造安静舒适的“太空之家”

  7月25日，问天实验舱与天和核心舱成功对接，中国航天员的“太空之家”正式升级扩建，新房间有了新物资、新配套，同时也带来新任务和新挑战，比如噪声控制。

  “看到航天员进入新房间时舒心的笑容，我们紧张的心情终于放松下来。”在与团队成员拥抱祝贺后，航天科技集团五院总装与环境工程部力学试验副主任工程师冯国松表示。

  “在空间站，若没有安静的环境，航天员们怕是只能戴上耳塞才能专心工作和休息了。”为此，当面对问天实验舱噪声评估与治理的新任务时，冯国松信念坚定：一定要啃下硬骨头，为航天员打造一个安静的“太空之家”！

  神舟飞船发射过程中，舱外噪声可达140~160分贝，人耳暴露在这种环境中，将出现不可逆的损伤。面对如此的“灌耳魔音”，舱内航天员能否承受得住？飞船能否保持正常工作状态？

  为保证各项力学试验“身临其境”，预演数据“分毫不差”，在神舟飞船研制之初，为飞船量身定制的大型噪声试验室应运而生。由试验团队自主研制的世界第二大混响室，声压超过飞机起飞噪声的100倍。

  据冯国松介绍，在试验团队的操作下，几十个发声设备同时工作，模拟发射过程中的高声强噪声，数百只传感器对飞船“望闻问切”，检测飞船返回舱内的噪声环境是否满足设计指标要求，提前帮航天员感受起飞的声音。“每次神舟飞船发射前，都会在混响室内进行全面‘体检’。只有通过严格‘体检’，飞船才能奔赴发射场，一飞冲天。”冯国松强调。

  问天实验舱安装有压气机、泵、风扇，以及用于姿态调整的控制力矩陀螺、太空冰箱等设备，这些设备工作的噪声构成了空间站内复杂的噪声环境。“这些家伙可都不太安静。”冯国松表示，必须找出那些“嗓门”最大、影响最明显的设备，进行精准、严格的噪声治理。

  然而，问天实验舱的设备来自多个研制单位，到位时间各不相同，而空间站研制进度紧张，噪声评估工作不可能等到所有噪声源就位再开展。怎么办？“没有噪声源，我们就组建一支替身‘合唱团’，把噪声模拟出来。”在冯国松看来，噪声源模拟就像学唱歌，既要学好腔调，也要控制好嗓门。

  经过试验团队的努力，噪声源很快有了自己的录音棚——消声室，在这里，冯国松等人可以对频率、声压、功率等进行全方位立体模拟。

  “如果演员站位不准，整个合唱就会乱套。因此，要关注声源模拟系统的安装状态，通过独唱、二重唱、合唱等各种排练，找出‘大嗓门’，即那些影响最大、需要进行严格降噪的设备。”冯国松说，噪声源学会“唱歌”后，声源模拟系统就可以在空间站“登台表演”了。

  找到“大嗓门”后，如何让它们安静下来？

  以太空冰箱为例，试验团队对关键的泵机进行开创性设计，在保证制冷效率的同时，将声能输入降至最低；选用新型附着材料提升结构阻尼，改良箱体的声辐射效率；同时，改变连接关系，改善结构传导特性……“最后，冰箱还是那么大、那么重，但噪声指标却奇迹般地降低了近20分贝！”冯国松感叹。

  由于舱内设备的噪声成因、安装位置、体积大小各不相同，试验团队必须“因材施教”。以振动为主的噪声源，给它穿上金属橡胶定制的松软“鞋子”，这样振动产生的噪声不至于吵到航天员；以声辐射为主的噪声源，就把它放在隔声比较好的盒子里。冯国松说，如此一来，问天实验舱工作区的噪声可保持在60分贝以下，睡眠区可保持在50分贝以下，“完全满足相关医学标准要求”。

  啃下硬骨头，为航天员打造一个安静的“太空之家”……三十余年来，正是秉持这个目标，冯国松所在的团队深耕力学试验技术领域，在噪声、振动、冲击、加速度和模态领域不断突破进取，实现了我国航天力学试验设备从引进走向自主建设、声试验从独立自主到引领国际的重大转变。

  （本报北京7月25日电 本报记者 张 蕾 张晓华 本报通讯员 王泽洋 冯国松）