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今日精選:【甘快看】“夢天”啟程!510所產(chǎn)品閃耀星空

10月31日,空間站“夢天”實(shí)驗(yàn)艙在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空,后續(xù)將與天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙三艙形成“T”字構(gòu)型,這也標(biāo)志著我國空間站建造全面完成,國家太空實(shí)驗(yàn)室正式建成。

“夢天”實(shí)驗(yàn)艙作為我國最先進(jìn)的太空實(shí)驗(yàn)室,主要面向微重力科學(xué)研究,并配置了流體物理、材料科學(xué)以及航天技術(shù)試驗(yàn)等多學(xué)科試驗(yàn)平臺。未來,航天員將在此開展大量的空間科學(xué)試驗(yàn),開始一場奇幻地“夢天”之旅。


(資料圖片僅供參考)

此次“夢天”啟程太空,510所再次聚力出發(fā),配套的產(chǎn)品除了大家熟知的音頻單元、照明裝置等一系列火爆“太空家居“產(chǎn)品,還搭載著三臺重要的科學(xué)裝置:空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置、X射線透射成像系統(tǒng)及高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)。這些產(chǎn)品凝結(jié)著510所科研人員的智慧與心血,乘坐”夢天“再次駛向太空深處,展示的是510所在空間科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的雄厚實(shí)力,彰顯的是510所勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

510所試驗(yàn)隊

空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置:

探索空間高效電源新技術(shù),最先進(jìn)!

空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置作為“夢天”實(shí)驗(yàn)艙艙內(nèi)的驗(yàn)證項(xiàng)目之一,安裝在航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜內(nèi)。作為獨(dú)立系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)K,是目前國內(nèi)最先進(jìn)的空間能源轉(zhuǎn)換裝置。

斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置可將放射性同位素?zé)崮苻D(zhuǎn)換為電能,屬于“動態(tài)”空間同位素電源系統(tǒng)中最先進(jìn)的技術(shù),相較于傳統(tǒng)的“靜態(tài)”同位素溫差轉(zhuǎn)換電源技術(shù),具有高效率、高比功率等顯著特點(diǎn)。目前,國際上尚未開展斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的空間應(yīng)用。此次”夢天“空間科學(xué)試驗(yàn)的目的是為了進(jìn)一步驗(yàn)證在空間環(huán)境下該項(xiàng)技術(shù)的適應(yīng)性及可靠性,獲得該技術(shù)在軌飛行應(yīng)用數(shù)據(jù),進(jìn)而結(jié)合在軌飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化工程樣機(jī),加快飛行樣機(jī)的研制,為我國空間先進(jìn)電源技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支持,為未來“深空探測”計劃提供技術(shù)儲備。

作為未來空間任務(wù)的高效“能源供應(yīng)系統(tǒng)”,斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置的核心技術(shù)之一是維持其內(nèi)部兩個活塞的高頻往復(fù)運(yùn)動。該項(xiàng)目中,510所創(chuàng)新設(shè)計了“模塊化”的集成結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)高溫高頻工況下雙自由活塞的精確控制,從而將熱能高效轉(zhuǎn)換為電能。在項(xiàng)目周期只有1年的情況下,510所科研人員在航天精神的指引下,深耕細(xì)作,篤行致遠(yuǎn),打破國外對該技術(shù)的封鎖,先后攻克了活塞高溫高頻運(yùn)動間隙密封、雙機(jī)對置與控制、多目標(biāo)參數(shù)耦合及保持等8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。整機(jī)在地面測試中其熱電轉(zhuǎn)換效率為24.4%,性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

此次“夢天”實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的驗(yàn)證試驗(yàn),標(biāo)志著510所在國際上首次實(shí)現(xiàn)了斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置的空間應(yīng)用,具有“里程碑“式的重大意義。未來510所將聚焦百瓦級空間斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置的研制及應(yīng)用,爭取在該技術(shù)領(lǐng)域保持國際領(lǐng)先水平。

空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置

雙機(jī)對置自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換器

X射線透射成像系統(tǒng):“中國智造”跨越式的突破,最厲害!

此次“夢天”任務(wù),510所科研人員成功研制了X射線透射成像系統(tǒng)(以下簡稱X射線系統(tǒng)),巧妙地利用X射線透射成像這一目前最先進(jìn)的觀測方法,實(shí)現(xiàn)了在空間環(huán)境中對材料實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行“在線”實(shí)時觀察,可獲得空間材料樣品制備過程中的固/液界面形態(tài)、界面輸運(yùn)效應(yīng)等實(shí)時科學(xué)數(shù)據(jù),對于認(rèn)知材料物理與化學(xué)過程的本征規(guī)律,指導(dǎo)和推動地基材料制備工藝和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,服務(wù)于高技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)都具有重要意義。

X射線系統(tǒng)作為空間站材料實(shí)時觀察實(shí)驗(yàn)主載荷,也是“世界第一”臺在載人航天器中使用X射線透射成像原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的科學(xué)裝置。在載人航天器環(huán)境中,最核心的焦點(diǎn)是對航天員的保護(hù),因此如何在資源與空間受限的情況下實(shí)現(xiàn)X射線的完全屏蔽,同時還能承受隨火箭上行時的力學(xué)環(huán)境的考驗(yàn),是擺在科研人員面前的首要難題,也是保證“夢天”艙安全性的重中之重。510所科研人員集智群策,勇趟科研“深水區(qū)”,在大量的分析與試驗(yàn)總結(jié)下,設(shè)計的綜合屏蔽結(jié)構(gòu),既保證了裝置在火箭上行時的力學(xué)可靠性,也確保了航天員的在軌安全。同時成功研制了空間成像結(jié)構(gòu),使裝置的最高分辨率可達(dá)3μm,最大視場達(dá)30mm×20mm,最大穿透厚度為6mm,滿足絕大多種類材料的實(shí)驗(yàn)需求,也使X射線系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了從專用設(shè)備到通用設(shè)備的轉(zhuǎn)變。與此同時,科研人員還攻克了加熱區(qū)高溫情況下核心部件有效防護(hù)、在軌人機(jī)更換操作等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),提高了核心功能部組件的可靠性,大大提升了設(shè)備的壽命。X射線系統(tǒng)作為太空中唯一的X射線透射成像空間實(shí)驗(yàn)設(shè)備,是具有歷史意義的科學(xué)裝置,為材料界提供了多種類型材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)的必要條件,目前已接受國內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)的材料實(shí)驗(yàn)申請。

X射線系統(tǒng)的研制凝結(jié)著510所科研團(tuán)隊大量心血。項(xiàng)目團(tuán)隊成員充分發(fā)揮“載人航天精神”,使中國空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置從最初向國外同類裝置的模仿,到追趕,再到現(xiàn)在的引領(lǐng),實(shí)現(xiàn)了跨越式的突破,是“中國智造”力量的完美體現(xiàn)。

系統(tǒng)裝柜照片

材料樣品樣品擴(kuò)散移動圖像

高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng):神話“八卦爐”的具象,最神秘!

在”夢天“實(shí)驗(yàn)艙內(nèi),510所研制的“天宮八卦爐”——高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)(以下簡稱高溫爐)將神秘、奇幻的中國神話轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。作為”夢天“高溫材料溶固實(shí)驗(yàn)主載荷,高溫爐系統(tǒng)是具有“多溫場聯(lián)動、多功能制備、全自動壓控”等特點(diǎn)的全新綜合型空間材料試驗(yàn)設(shè)備,其內(nèi)部有諸多”黑科技“,精密傳動單元可為系統(tǒng)提供14種試驗(yàn)工況配置,使我國空間材料設(shè)備首次具備溫場“區(qū)熔”功能,實(shí)現(xiàn)了“天上煉丹”技術(shù)的終極奧義;全新的材料制備方法,改變了我國同類設(shè)備工況少、功能單一的狀況,打破了國外技術(shù)壟斷;綜合熱控單元給設(shè)備建立了溫度梯度,實(shí)現(xiàn)了材料制備溫度的高穩(wěn)定性,讓航天員們在親自操作時“手感溫度剛剛好”。

在510所科研團(tuán)隊七年夜以繼日、辛勤汗水的澆灌下,高溫爐系統(tǒng)的性能與技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,受到了多國空間高溫材料科研人員的追捧,為我國乃至世界空間高溫材料科學(xué)研究提供了平臺與保障,成為太空”明星“中最亮的那顆!

高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)

艙外云臺燈:逐夢蒼穹必備的光影“魔術(shù)手”,最完美!

510所在”夢天“任務(wù)中還承擔(dān)了以”艙外云臺燈“為代表的系列照明產(chǎn)品研制,助力”夢天“實(shí)驗(yàn)艙逐夢蒼穹。艙外云臺燈發(fā)射時收攏在工作艙艙壁,入軌后第一個展開并鎖定。依靠其多自由度云臺的方位角度、俯仰角度動態(tài)特性提供空間站艙外的動態(tài)照明、伴隨照明,用于支持航天員出艙活動和監(jiān)視攝像,以及“太空實(shí)驗(yàn)室”艙外不同照度需求下的高度調(diào)整,同時能夠滿足中繼天線、太陽翼在陰照區(qū)展開、轉(zhuǎn)動時監(jiān)視攝像的照度需求,并具備在軌維修功能。

作為中國空間站中名副其實(shí)的光影“魔術(shù)手”,510所研制的艙外云臺燈不僅為航天員長期在軌駐留及開展艙外維修、科研活動提供良好的照明,也將為航天員的出艙活動和拍攝”太空大片“提供美輪美奐的光影效果。

艙外云臺燈

配套軟件產(chǎn)品:全天候、全方位保障太空實(shí)驗(yàn),最可靠!

510所為”夢天“實(shí)驗(yàn)艙研制配套的各分系統(tǒng)軟件產(chǎn)品作為太空實(shí)驗(yàn)的可靠力量,將為”夢天“執(zhí)行太空任務(wù)提供全天候、全方位的保障護(hù)航。

儀表照明分系統(tǒng)的音頻單元軟件和FPGA軟件能高效的實(shí)現(xiàn)報警、電話任務(wù)和會議功能,為實(shí)現(xiàn)航天員與地面的”天地通話“搭建了”太空信號線“;云臺控制器配套軟件負(fù)責(zé)完成艙外云臺燈伺服轉(zhuǎn)動控制及調(diào)光控制,為實(shí)現(xiàn)太空”光影魔術(shù)“提供技術(shù)支撐;斯特林熱電轉(zhuǎn)換控制器配套軟件作為它的“智慧大腦”完成加熱控制、發(fā)電控制、參數(shù)采集、及故障檢測等功能,確保試驗(yàn)裝置在軌運(yùn)行期間的功率能穩(wěn)定輸出?!皦籼臁迸撝械摹靶¢T神”——快速檢漏儀其控制軟件主要實(shí)現(xiàn)閥門驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測、漏率計算和總線通訊等功能。為“夢天”艙“交會對接”及航天員出艙過程中發(fā)揮重要作用。

來源:中國航天510所

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