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每日速看!“神十五”上的“蘭州元素”

微重力水平開關(guān)

艙內(nèi)燈


(資料圖片僅供參考)

艙門快速檢漏儀

儀表板及儀表產(chǎn)品

中國甘肅網(wǎng)11月30日訊據(jù)蘭州晚報(bào)報(bào)道(記者何燕)昨晚,航天員費(fèi)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(wèi)星發(fā)射中心成功起航。在這艘飛船上,蘭州空間技術(shù)物理研究所(即510所,以下簡稱510所)承擔(dān)了結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、熱控、測控、儀表與照明、環(huán)控生保等5個(gè)重要分系統(tǒng)中43臺套產(chǎn)品的研發(fā)制造。

艙門快速檢漏儀

守護(hù)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(jìn)入空間站,其間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng),都需要打開和關(guān)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(zhǔn)快速檢測艙門的密封性至關(guān)重要。艙門檢漏儀的作用就是檢測神舟飛船的艙門是否達(dá)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(shí)間內(nèi)判斷艙門是否關(guān)閉完好,并向航天員提供“艙門已關(guān)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(zhǔn)確、可靠,但耗時(shí)長。510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀實(shí)現(xiàn)了對神舟飛船艙門和對接面的快速、準(zhǔn)確檢漏,填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。

目前,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(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。

艙內(nèi)/外照明設(shè)備

點(diǎn)亮飛天前路

由于“神十五“在軌飛行時(shí)會(huì)周期性經(jīng)過地球陰影區(qū),經(jīng)歷長時(shí)間的黑暗,因此在與空間站“太空牽手”時(shí)的照明問題就非常重要。510所研制的載人飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會(huì)對接照明設(shè)備,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(huì)對接提供了攝像輔助照明。

為滿足空間復(fù)雜環(huán)境要求,“神十五“艙內(nèi)照明設(shè)備(近距離泛光照明)和交會(huì)對接照明設(shè)備(遠(yuǎn)距離透光照明)采用了先進(jìn)的固態(tài)照明光源。這種光源耐沖擊、抗振動(dòng)、功耗低、穩(wěn)定性高,但受發(fā)光材料性能限制,對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感。因此,510所研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了長期大量的技術(shù)攻關(guān),最終解決了溫度問題。在空間環(huán)境適應(yīng)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(tuán)隊(duì)先后突破了空間二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、在軌抗特殊空間環(huán)境設(shè)計(jì)、敏感器件抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)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優(yōu)勢,還可應(yīng)用于核電站等有輻照環(huán)境的一些特殊工業(yè)照明領(lǐng)域中,其加固后良好的抗力學(xué)振動(dòng)能力,也可以滿足礦場、輪船等復(fù)雜工業(yè)環(huán)境的特殊需求。

顯控、語音、手控儀表

把控“遠(yuǎn)渡宇宙”航向

作為我國載人航天器儀表設(shè)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(nèi)顯控、語音、手控等設(shè)備。

綜合顯示單元和時(shí)間單元、發(fā)聲單元、手控左/右面板單元、編碼指令等設(shè)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(yùn)行過程中的參數(shù)顯示、語音播報(bào)、運(yùn)動(dòng)控制指令發(fā)送等。在飛船飛行期間,航天員著航天服處于被束縛狀態(tài)時(shí),手控右艙壁單元和開關(guān)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(wù)要求,510所在以上儀表產(chǎn)品中應(yīng)用了具備高可靠性和高安全性的處理器平臺,突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中,最關(guān)鍵的處理器抗輻照加固技術(shù),可以確保高速硬件系統(tǒng)在復(fù)雜宇宙射線和高速粒子條件下正常工作。

國際救援示位標(biāo)、微波重力水平開關(guān)

指引航天員回家路

神舟飛船在軌任務(wù)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(zhǔn)確地找到返回艙,直接決定著整個(gè)任務(wù)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(biāo)和微波重力水平開關(guān)等產(chǎn)品。

國際救援示位標(biāo)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(zhǔn)確性,可實(shí)現(xiàn)緊急狀態(tài)下救援的可靠性和實(shí)效性。返回艙落地后,國際救援示位標(biāo)會(huì)發(fā)射無線電“信標(biāo)”信號,猶如大海中明亮的“燈塔”指引著方向。這種信標(biāo)信號符合國際通用標(biāo)準(zhǔn),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(guān)從神舟七號飛船開始,就成功應(yīng)用到神舟系列飛船和嫦娥探月等任務(wù)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(dòng)接通相對水平面較高的一路天線,同時(shí)斷開另外一路。與此前的單刀雙擲汞開關(guān)相比,微波重力水平開關(guān)采用了更為先進(jìn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換通信天線方向,技術(shù)指標(biāo)、安全性和可靠性均有優(yōu)勢。

儀表板減振器

保持儀表穩(wěn)定的必備神器

儀表板作為飛船儀表設(shè)備的承重部件,其框架式構(gòu)型就如同一個(gè)“家”一樣,不僅為儀表顯示設(shè)備和主要手控設(shè)備這些“兄弟姐妹”提供獨(dú)立的“私密空間”,而且為它們提供了準(zhǔn)確可靠的安裝接口。這個(gè)“家”通過四個(gè)金屬橡膠減振器實(shí)現(xiàn)與飛船艙壁的可靠聯(lián)接,它們結(jié)構(gòu)上既有金屬的固有特性,又有橡膠的彈性,就像四個(gè)“忠誠的軟甲衛(wèi)士”。在飛船發(fā)射、飛行和返回過程中遇到巨大的振動(dòng)、沖擊等情況時(shí),這些“軟甲衛(wèi)士”能夠?yàn)轱w船上的儀器設(shè)備提供必要的力學(xué)工作環(huán)境。

同時(shí),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,無法操作儀表板上各個(gè)設(shè)備,為解決這一難題,操縱棒應(yīng)運(yùn)而生。操縱棒的把手是根據(jù)航天員手掌正常抓握狀態(tài)進(jìn)行賦型設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)采用了可無極伸縮式,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(shí),桿體采用的高強(qiáng)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(tǒng)軟件

捕捉“太空奇跡”的高新配置

儀表照明分系統(tǒng)的綜合顯示單元人機(jī)交互設(shè)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(bào)順序飛行事件、緊急事件、進(jìn)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(jìn)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)的手控左面板單元和右面板單元、編碼指令版、手控右艙壁等設(shè)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(guān)顯示界面,能夠高可靠、高實(shí)時(shí)地刷新顯示重要參數(shù),實(shí)時(shí)響應(yīng)航天員在軌操作指令,并對異常狀態(tài)進(jìn)行有效提示。

儀表與照明分系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品具備極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和極高的可靠性,以保證各類故障能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到妥善處理,對故障狀態(tài)既不漏報(bào)、也不錯(cuò)報(bào),以滿足航天員在軌執(zhí)行任務(wù)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(wù)。(510所供圖)

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