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神舟再出发 智能技术为航天员保驾护航

每日新闻网此条文章来源于:科技日报 日期:2021-06-21 11:04:25

据中国载人航天工程办公室消息,神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于北京时间6月17日15时54分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口,与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱(船)组合体,整个交会对接过程历时约6.5小时。图为北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十二号载人飞船与天和核心舱自主快速交会对接成功的画面,与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱(船)组合体。本报记者 周维海摄

 

        6月17日9时22分,我国为空间站项目研制的神舟十二号载人飞船搭载3名航天员在酒泉卫星发射中心成功起航,向着太空进发,将我国航天员送入中国人在太空中的“新家”。

        据介绍,在神舟十二号载人飞船上,中国航天科技集团有限公司五院510所(以下简称航天510所)承担研制了结构与机构、热控、测控、仪表与照明、环控生保等5个重要分系统中共计43台/套产品。这些设备凝聚着科研人员汗水和智慧的结晶,将为飞船在轨正常工作及航天员的生命安全保驾护航。

        多设备加持,保障出舱、返舱安全

        在空间站任务中,航天员要从神舟十二号载人飞船进入到空间站核心舱,其间,要经历多次穿舱活动,维持航天员在舱内生存的气体绝对不能泄露,舱门是否密封良好具有决定性作用。舱门检漏仪的作用就是检测神舟飞船的舱门是否达到了密封状态,并向航天员提供“舱门已关好,可以脱航天服”的指令。

        “早期的神舟飞船是整舱加压,通过检测整舱舱压变化来判断舱门的密封性,这种方法虽准确、可靠,但缺点是耗时长。”航天510所所长助理、机电产品事业部总经理王雪松介绍说,航天510所研发的舱门快速检漏仪实现了对神舟飞船舱门和对接面的快速、准确检漏,填补了国内在该领域的空白。

        神舟飞船在执行与空间站交会对接任务后,返回舱将带着航天员和下行货物“回家”。航天510所研制的国际救援示位标和微波重力水平开关等产品,被用来快速准确地找到返回舱,直接决定着整个任务的成败和航天员的生命安全。

        国际救援示位标集定位信息获取、数据处理、编码调制发射于一体,具有高定位准确性,可实现紧急状态下救援的可靠性和实效性。返回舱落地后,国际救援示位标会发射符合国际通用标准、能够被岸站遍布世界各地的全球海事卫星搜救系统所识别的无线电信标信号,从而确保搜救人员能够快速找到返回舱,犹如大海中明亮的灯塔指引着方向。

        “从神舟七号飞船开始,航天510所自主研制的微波重力水平开关就成功应用到神舟系列飞船和嫦娥探月等各类型号任务中。”王雪松说,微波重力水平开关采用更为先进可靠的电控技术,实现了自动切换通信天线方向,技术指标和安全性、可靠性均优于进口的汞开关。

        舱内外照明,点亮神舟之路

        由于空间站在轨飞行会周期性经过地球阴影区,经历很长时间的黑暗,在交会对接中照明问题至关重要。航天510所承担了载人飞船舱内照明设备和交会对接照明设备研制任务,不仅为航天员提供了舱内工作、生活照明,也为载人飞船与空间站在阴影区的交会对接提供了摄像辅助照明。

        为了满足空间复杂恶劣环境要求,神舟十二号载人飞船舱内照明设备(近距离泛光照明)和交会对接照明设备(远距离透光照明)采用了先进的固态照明光源。固态照明光源具备耐冲击、抗振动、功耗低、稳定性高的优点,但受限于发光材料的性能,固态照明对高温环境和低温环境都比较敏感。

        为降低紫外辐照、总剂量辐照、原子氧等空间特殊环境对产品寿命及可靠性的影响,航天研制团队先后突破了空间二次光学系统设计、在轨抗特殊空间环境设计、敏感器件抗力学环境设计等技术难题,最终解决了温度问题。载人飞船进入地球阴影区时,航天员在舱内仍可以正确判读仪表数据、手动开关指令,为交会对接的成功更添一份保障。

        仪表设备+操纵棒,担任航天员的左膀右臂

        作为我国载人航天器仪表设备主要承制单位,航天510所为神舟十二号载人飞船提供了种类丰富的仪表设备,包括综合显示单元、时间单元、发声单元、手控左/右面板单元、编码指令设备、手控右舱壁单元和开关指令板等。

        作为飞船仪表设备的承重部件,仪表板整体成框架式构型,不仅为仪表显示设备和主要手控设备这些“兄弟姐妹”提供独立的“私密空间”,而且为它们提供了准确可靠的安装接口。仪表板通过四个金属橡胶减振器实现与飞船舱壁的可靠联接,就像四个“忠诚的软甲卫士”,结构上既有金属的固有特性,又有橡胶的弹性。“在飞船发射、飞行和返回过程中遇到巨大的振动、冲击等情况时,能够为飞船上的仪器设备提供必要的力学工作环境。”王雪松说,例如在发射、返回过程中保证设备生存,在飞行过程中改善仪表板上设备的力学工作环境。

        另外,在飞船发射和返回过程中,航天员的身体被牢牢束缚在座椅上,身体不能前倾以完成对仪表板上各设备的操作,为解决这一难题,航天510所研制的操纵棒应运而生。“操纵棒杆体设计为可无极伸缩式,航天员可以根据现场条件在一定范围内任意调整操纵棒的长度。”王雪松介绍道,杆体采用高强度碳纤维材料,比强度高,相当于航天员手臂的延长器。


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