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神舟十五發(fā)射成功,!510所助力載人航天再建功勛

2022-11-30 19:44:34 智能朗讀:

2022年11月29日23時08分,神舟十五號飛船搭載3名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功起航,,這是我國空間站全面完成“T” 字型布局后的第一次載人航天任務,。神舟十五號載人飛船與空間站對接之后,中國空間站將形成“三艙三船”構(gòu)型,,分別為“天和艙”,、“問天艙”、“夢天艙”和“天舟五號貨運飛船”,、“神舟十四號載人飛船”,、“神舟十五號載人飛船”。

和之前載人飛船任務不同,,此次神舟十五成功發(fā)射后,實現(xiàn)了“神十四”和“神十五”飛船的“宇宙級”同框,,也實現(xiàn)了中國航天史上首次航天員乘組在軌輪換,。在這艘肩負著歷史使命的飛船上,510所承擔了結(jié)構(gòu)與機構(gòu),、熱控,、測控、儀表與照明,、環(huán)控生保等5個重要分系統(tǒng)中共計43臺套產(chǎn)品,。這些設備與飛船在軌正常工作及航天員的生命安全都息息相關,對神舟十五號飛船任務的成功起到了重要的作用。

守護神,!保障“叩問無垠”的出艙之路——艙門快速檢漏儀

與空間站順利對接后,,航天員要從神舟十五號飛船進入到空間站,期間要經(jīng)歷多次穿艙活動,,都需要打開和關閉艙門,。維持航天員在艙內(nèi)生存的氣體絕對不能泄露,艙門是否密封良好具有決定性作用,,因此精準快速檢測艙門的密封性至關重要,。艙門檢漏儀的作用就是檢測神舟飛船的艙門是否達到了密封狀態(tài),它通過內(nèi)部的核心傳感系統(tǒng),,感受壓力和溫度的變化,,在很短的時間內(nèi)判斷艙門是否關閉完好,并向航天員提供“艙門已關好,,可以脫航天服”的指令,。

圖1艙門快速檢漏儀

早期的神舟飛船是整艙加壓,通過檢測整艙艙壓變化來判斷艙門的密封性,,這種方法雖準確,、可靠,但缺點是耗時長,。510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀正是在這一背景下進行改進的,,實現(xiàn)了對神舟飛船艙門和對接面的快速、準確檢漏,,填補了國內(nèi)在該領域的空白,。目前,艙門快速檢漏儀已經(jīng)成為載人航天器的“必需品”,,為航天員艙內(nèi)活動提供堅實的安全保障,,為載人航天器保駕護航。

510所已完成艙門快速檢漏儀的產(chǎn)品化工作,,形成了固定式和便攜式,,并具有豐富氣路和數(shù)據(jù)接口的型譜化產(chǎn)品,在具有相似環(huán)境的門體或腔體的密封檢測領域,,具有廣闊的應用前景,。

照明燈!點亮“探索星際“的神舟之行——艙內(nèi)/外照明設備

由于“神十五“在軌飛行時會周期性經(jīng)過地球陰影區(qū),,經(jīng)歷長時間的黑暗,,因此在與空間站”太空牽手“時的照明問題就非常重要。510所承擔的載人飛船艙內(nèi)照明設備和交會對接照明設備研制任務,,不僅為航天員提供了艙內(nèi)工作,、生活照明,,也為載人飛船與空間站在陰影區(qū)的交會對接提供了攝像輔助照明。

圖2艙內(nèi)燈

圖3艙外燈

為滿足空間復雜惡劣環(huán)境要求,,“神十五“艙內(nèi)照明設備(近距離泛光照明)和交會對接照明設備(遠距離透光照明)采用了先進的固態(tài)照明光源,。這種光源的優(yōu)點是耐沖擊、抗振動,、功耗低,、穩(wěn)定性高,但受限于發(fā)光材料的性能,,固態(tài)照明對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感,,為此,510所研制團隊進行了長期大量的技術(shù)攻關,,最終解決了溫度問題,。在空間環(huán)境適應性的難題上,為降低紫外輻照,、總劑量輻照,、原子氧等空間特殊環(huán)境對產(chǎn)品壽命及可靠性的影響,研制團隊先后突破了空間二次光學系統(tǒng)設計,、在軌抗特殊空間環(huán)境設計,、敏感器件抗力學環(huán)境設計等技術(shù)難題。

510所研制的固態(tài)照明加固技術(shù),,在抗輻照方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢,,因此可應用于核電站等有輻照環(huán)境的一些特殊工業(yè)照明領域中,其加固后良好的抗力學振動能力,,也可以滿足礦場,、輪船等復雜工業(yè)環(huán)境的特殊需求,具有廣闊的應用前景,。

掌舵者,!把握“遠渡宇宙”的飛行方向——顯控、語音,、手控儀表

510所作為我國載人航天器儀表設備主要承制單位,,為我國神舟系列載人飛船提供了種類豐富的艙內(nèi)顯控、語音,、手控設備,。

圖4儀表板及儀表產(chǎn)品

綜合顯示單元和時間單元、發(fā)聲單元、手控左/右面板單元、編碼指令設備等設備分別作為作為飛船終端顯示儀表,、終端語音儀表、手控終端儀表和終端控制儀表,,為航天員提供飛船運行過程中的參數(shù)顯示、語音播報,、運動控制指令發(fā)送,。在飛船飛行期間航天員著航天服被束縛狀態(tài)時,手控右艙壁單元和開關指令板為其提供必要的操控界面,,并具備聲,、光反饋功能。

針對神舟飛船任務要求,,510所在以上儀表產(chǎn)品中應用了具備高可靠性和高安全性的處理器平臺,,研發(fā)了多項關鍵技術(shù)。其中最關鍵的處理器抗輻照加固技術(shù),,可以確保在復雜宇宙射線和高速粒子條件下,,高速硬件系統(tǒng)正常的工作。該技術(shù)在有輻照環(huán)境的一些特殊工業(yè)領域中,,存在非常有價值的技術(shù)應用前景,。

定位標!指引航天英雄的回家之路——國際救援示位標,、微波重力水平開關

神舟飛船在軌任務結(jié)束后,,返回艙將帶著航天員和下行貨物“回家”,如何快速準確的找到返回艙,,直接決定著整個任務的成敗和航天員的生命安全,,這就用到了510所研制的國際救援示位標和微波重力水平開關等產(chǎn)品。

圖5國際救援示位標

圖6微重力水平開關

國際救援示位標集定位信息獲取,、數(shù)據(jù)處理,、編碼調(diào)制發(fā)射于一體,具有高定位準確性,,可實現(xiàn)緊急狀態(tài)下救援的可靠性和實效性,。返回艙落地后,國際救援示位標會發(fā)射無線電“信標“信號,,猶如大海中明亮的“燈塔“指引著方向,。這種信標信號符合國際通用標準,能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)所識別,,從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙,。

510所自主研制的微波重力水平開關從神舟七號飛船開始,就成功應用到神舟系列飛船和嫦娥探月等各類型號任務中,。返回艙的通信天線有兩路,,由于艙體落地后的姿態(tài)是不確定的,為保證通信質(zhì)量,,需要自動接通相對水平面較高的一路天線,,同時斷開另外一路,。比起神舟系列飛船早期使用的、有可能污染飛船并危害航天員健康的進口單刀雙擲汞開關,,微波重力水平開關采用的是更為先進可靠的電控技術(shù),,通過測量天線敏感軸的重力分量,來表征天線敏感軸與水平面的夾角,,實現(xiàn)自動切換通信天線方向,,技術(shù)指標和安全性、可靠性均優(yōu)于進口的汞開關,。

減振器,!保障儀表穩(wěn)定的必備神器——儀表板減振器

儀表板作為飛船儀表設備的承重部件,它的整體框架式構(gòu)型就如同一個“家”一樣,,不僅為儀表顯示設備和主要手控設備這些“兄弟姐妹”提供獨立的“私密空間”,,而且為它們提供了準確可靠的安裝接口。這個“家”通過四個金屬橡膠減振器實現(xiàn)與飛船艙壁的可靠聯(lián)接,,四個金屬橡膠減振器就像四個“忠誠的軟甲衛(wèi)士”,,結(jié)構(gòu)上既有金屬的固有特性,又有橡膠的彈性,。在飛船發(fā)射,、飛行和返回過程中遇到巨大的振動、沖擊等情況時,,能夠為飛船上的儀器設備提供必要的力學工作環(huán)境,,例如在發(fā)射、返回過程中保證設備生存,,在飛行過程中改善儀表板上設備的力學工作環(huán)境,。

延長器!擺脫引力束縛的最佳工具——操縱棒

在飛船發(fā)射和返回過程中,,航天員的身體被牢牢束縛在座椅上,,身體不能前傾以完成對儀表板上各設備的操作,為解決這一難題,,操縱棒應運而生,。

操縱棒把手是根據(jù)航天員手掌正常抓握狀態(tài)進行賦型設計的,外部輪廓曲面完美貼合航天員掌心,,極大滿足航天員操作過程中的舒適度要求,。操縱棒桿體設計為可無極伸縮式,航天員可以根據(jù)現(xiàn)場條件在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整操縱棒的長度,。同時桿體采用高強度碳纖維材料,,比強度高,手感舒適,外觀光澤,,極具美感,。

集合體!捕捉”太空奇跡“的高新配置——儀表照明分系統(tǒng)軟件產(chǎn)品

儀表照明分系統(tǒng)的綜合顯示單元人機交互設備和發(fā)聲單元的配套軟件,,通過內(nèi)總線接收并顯示飛船的重要事件信息,向航天員通報順序飛行事件,、緊急事件,、進出站事件等顯示信息和語音提示,并對特別重要的警示信息進行多重語音提示或突出顯示,,以確保航天員在軌期間能快速掌握返回艙內(nèi)外信息,。

儀表照明分系統(tǒng)的手控左面板單元、手控右面板單元,、編碼指令版,、手控右艙壁等設備配套的軟件產(chǎn)品向航天員提供必要的操作及控制飛船的相關顯示界面,能夠高可靠,、高實時的刷新顯示重要參數(shù),,實時響應航天員的在軌操作指令,并對異常狀態(tài)進行有效提示,。

儀表與照明分系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品具備極強的實時性和極高的可靠性,,以保證各類故障能夠被及時發(fā)現(xiàn)并得到妥善處理,對故障狀態(tài)既不漏報,、也不錯報,,以滿足航天員在軌執(zhí)行任務期間的各類使用場景,為航天員提供全方位保障,,確保航天員順利執(zhí)行在軌操作,,完成在軌任務。


責任編輯:黃璐

來源: 中國航天510所

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