“神十五”上的“蘭州元素”

2022-11-30 08:52:42

微重力水平開關

艙內燈

艙門快速檢漏儀


(資料圖)

儀表板及儀表產品

昨晚,航天員費俊龍、鄧清明、張陸3名航天員搭乘神舟十五號飛船在酒泉衛星發射中心成功起航。在這艘飛船上,蘭州空間技術物理研究所(即510所,以下簡稱510所)承擔了結構與機構、熱控、測控、儀表與照明、環控生保等5個重要分系統中43臺套產品的研發制造。

艙門快速檢漏儀

守護航天員的出艙路

與空間站順利對接后,航天員要從神舟十五號飛船進入空間站,其間要經歷多次穿艙活動,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,它通過內部的核心傳感系統,感受壓力和溫度的變化,在很短的時間內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。

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,但耗時長。510所研發的艙門快速檢漏儀實現了對神舟飛船艙門和對接面的快速、準確檢漏,填補了國內在該領域的空白。

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

艙內/外照明設備

點亮飛天前路

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

為滿足空間復雜環境要求,“神十五“艙內照明設備(近距離泛光照明)和交會對接照明設備(遠距離透光照明)采用了先進的固態照明光源。這種光源耐沖擊、抗振動、功耗低、穩定性高,但受發光材料性能限制,對高溫環境和低溫環境都比較敏感。因此,510所研制團隊進行了長期大量的技術攻關,最終解決了溫度問題。在空間環境適應性的難題上,為降低紫外輻照、總劑量輻照、原子氧等空間特殊環境對產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設計、在軌抗特殊空間環境設計、敏感器件抗力學環境設計等技術難題。

510所研制的固態照明加固技術在抗輻照方面具有明顯優勢,還可應用于核電站等有輻照環境的一些特殊工業照明領域中,其加固后良好的抗力學振動能力,也可以滿足礦場、輪船等復雜工業環境的特殊需求。

顯控、語音、手控儀表

把控“遠渡宇宙”航向

作為我國載人航天器儀表設備主要承制單位,510所為神舟系列載人飛船提供了種類豐富的艙內顯控、語音、手控等設備。

綜合顯示單元和時間單元、發聲單元、手控左/右面板單元、編碼指令等設備分別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,為航天員提供了飛船運行過程中的參數顯示、語音播報、運動控制指令發送等。在飛船飛行期間,航天員著航天服處于被束縛狀態時,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所在以上儀表產品中應用了具備高可靠性和高安全性的處理器平臺,突破了多項關鍵技術。其中,最關鍵的處理器抗輻照加固技術,可以確保高速硬件系統在復雜宇宙射線和高速粒子條件下正常工作。

國際救援示位標、微波重力水平開關

指引航天員回家路

神舟飛船在軌任務結束后,返回艙將帶著航天員和下行貨物“回家”,如何快速準確地找到返回艙,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品。

國際救援示位標集定位信息獲取、數據處理、編碼調制發射于一體,具有高定位準確性,可實現緊急狀態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星搜救系統所識別,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任務中。返回艙的通信天線有兩路,由于艙體落地后的姿態是不確定的,為保證通信質量,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。與此前的單刀雙擲汞開關相比,微波重力水平開關采用了更為先進可靠的電控技術,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,實現自動切換通信天線方向,技術指標、安全性和可靠性均有優勢。

儀表板減振器

保持儀表穩定的必備神器

儀表板作為飛船儀表設備的承重部件,其框架式構型就如同一個“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與飛船艙壁的可靠聯接,它們結構上既有金屬的固有特性,又有橡膠的彈性,就像四個“忠誠的軟甲衛士”。在飛船發射、飛行和返回過程中遇到巨大的振動、沖擊等情況時,這些“軟甲衛士”能夠為飛船上的儀器設備提供必要的力學工作環境。

同時,在飛船發射和返回過程中,航天員的身體被牢牢束縛在座椅上,無法操作儀表板上各個設備,為解決這一難題,操縱棒應運而生。操縱棒的把手是根據航天員手掌正常抓握狀態進行賦型設計的,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。操縱棒的桿體設計采用了可無極伸縮式,航天員可以根據現場條件在一定范圍內任意調整操縱棒的長度。同時,桿體采用的高強度碳纖維材料,手感舒適,外觀光澤,極具美感。

儀表照明分系統軟件

捕捉“太空奇跡”的高新配置

儀表照明分系統的綜合顯示單元人機交互設備和發聲單元的配套軟件,通過內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外信息。

儀表照明分系統的手控左面板單元和右面板單元、編碼指令版、手控右艙壁等設備配套的軟件產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、高實時地刷新顯示重要參數,實時響應航天員在軌操作指令,并對異常狀態進行有效提示。

儀表與照明分系統的軟件產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現并得到妥善處理,對故障狀態既不漏報、也不錯報,以滿足航天員在軌執行任務期間的各類使用場景,為航天員提供全方位保障,確保航天員順利執行在軌操作,完成在軌任務。

責任編輯:王旭偉

標簽: 神舟飛船 照明設備 載人飛船

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