科技日報記者?頡滿斌
11月29日23時08分,神舟十五號飛船搭載3名航天員在酒泉衛星發射中心成功起航。和之前載人飛船任務不同,此次神舟十五號成功發射后,實現了“神十 四”和“神十五”飛船的“宇宙級”同框,也實現了中國航天史上首次航天員乘組在軌輪換。中國航天科技集團有限公司五院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個重要分系統中共計43臺套產品。這些設備與飛船在軌正常工作及航天員的生命安全息息相關,對神舟十五 號飛船任務的成功起到了重要的作用。
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,航天員從神舟十五號飛船進入到空間站,其間要經歷多次穿艙活動,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漏,因此精準快速檢測艙門的密封性至關重要。
510所高級工程師董義鵬介紹,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,在短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,但缺點是耗時長。510所研發的艙門快速檢漏儀在此基礎上進 行改進,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,艙門快速檢漏儀已經成為載人航天器的“必需品”,為航天員艙內 活動提供堅實的安全保障,為載人航天器保駕護航。
點亮“探索星際”的神舟之行——艙內/外照明設備
由于“神十五”在軌飛行時會周期性經過地球陰影區,因此在與空間站“太空牽手”時的照明問題十分重要。510所研發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照明和生活照明,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。
為滿足空間復雜惡劣環境要求,“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。
“這種光源的優點是耐沖擊、抗振動、功耗低、穩定性高,但受限于發光材料的性能,固態照明對高溫環境和低溫環境都比較敏感。”510所高級工程師楊軍介 紹。為此,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。
把握“遠渡宇宙”的飛行方向——顯控、語音、手控儀表
510所高級工程師曾政菻介紹,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顯控、語音、手控設備。
綜合顯示單元和時間單元、發聲單元、手控左/右面板單元、編碼指令設備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 天員提供飛船運行過程中的參數顯示、語音播報、運動控制指令發送。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能為其提 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,研發了多項關鍵技術。其中最關鍵的處理器抗輻照加固技術,可以確保在復雜宇宙射線和高速粒子條件下,高速硬件系統正常工作。
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