作者:杨晨 来源:中国科学报 发布时间:2022/11/1 14:06:07
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梦天实验舱背后的“智能管家”

 

梦圆航天,正当其时。10月31日下午中国空间站梦天实验舱发射任务取得圆满成功,标志着中国空间站主体结构收官之战完成,中国空间站正式组成“T”字构型。国家太空实验室即将建成,中国人的飞天梦将飞得更加高远。

作为新时代的“大国重器”,梦天实验舱是中国空间站的第2个实验舱段。今年7月发射的问天实验舱主要面向空间生命科学研究,而梦天实验舱主要倾向于微重力科学研究,配置了物理、材料科学、燃烧科学等多个实验柜,来满足太空试行科研试验的不同需求,将开启我国空间科学与应用的新时代。

承担梦天实验舱中物资管理分系统研发的,就是位于四川成都的中国航天科技集团有限公司第七研究院第七设计部(简称“七院七部”)的宇航团队。七院七部宇航团队平均年龄不到33岁,这支年轻的队伍承研了中国空间站15个分系统之一的物资管理分系统,具体负责空间站所有物资的全生命周期管理及舱内在轨驻留辅助支持保障产品研制。

通俗地说,航天员在空间站吃什么、喝什么、缺什么、找什么,对于负责物资管理分系统研制的他们来说,可谓一清二楚,是名副其实的空间站“智能管家”。我国空间站自2021年天和核心舱发射入轨、2022年问天实验舱对接成功,全国人民通过舱内摄像机看到的,大部分都是七院七部宇航团队研制的物资管理分系统产品。而梦天实验舱,七院七部除了在巩固已有的优势技术外,他们在技术上不断追求进步,把一系列新的物资管理分系统产品送入太空,将助力一大批科学实验在太空顺利进行。

脚踏实地

梦天实验舱成功发射那一刻,当守候在电视机前的人们都激动不已时,位于北京飞控中心的一直关注发射动态的七院七部宇航产品总体研究室副主任徐战却显得十分平静。他的平静来自于前期七院七部在负责梦天实验舱物资管理分系统前期所做的扎实工作。

用他的话说,“航天是一步一个脚印的工作,每一项工作都是扎扎实实认真真真做过来的,每个细节都要经过上千遍的复核确认和实践验证,你应该知道它是没问题的,你会感到很踏实”。这种踏实,正是来自于对自身研发产品高可靠的底气。

这种踏实来源于产品的可靠又管用。空间站作为目前中国最复杂的航天器,舱内自身就有数量众多的功能设备,航天员在轨长期驻留,同样需要具备巨量的空间站运营物资。大到仪器设备、小到螺丝螺母,上万件的物资都由七院七部开发的智能化、自动化、数据化的物资管理系统管理。

物资管理分系统引入时下最流行的二维码、语音、图像识别的多模互补物资信息识别技术,不接触即可快速获取物资的在轨和存储信息。为适应太空特殊环境,七部宇航队伍仅软件就更新过10余个版本,经历过上千次试验,最终,航天员需要某件物品,通过语音便能获取数量、位置等信息,并且具有三维可视化的在轨物资显示功能。物资信息管理系统能够实时更新物资的数量、状态、位置等信息。

这种踏实也来自于对产品的吹毛求疵。中国空间站被不少人誉为“最美空间站”,在空间的利用率和舒适度上都进行了很好的优化。这种优化不是适可而止,而是在永无止境地对产品吹毛求疵中获得。货包、内饰板、隔声降噪的内饰层、工作支持辅助设备……它们种类多、跨度大,都是航天员在舱内工作生活的必备品,外形朴素,但研制之难出人意料,其中最重要最难的是材料。

以货包布料为例,要抗菌防霉,还要阻燃控制有害气体释放,必须自主研发,七部宇航团队每天比较着不同类别的纤维,经过上千次试验,最终确定了以壳聚糖纤维——一种从蟹壳中提取的天然抗菌生物材料为基础,混纺抗静电、阻燃等多种性能纤维的设计方案,并制作出能全方位保障航天员健康和物资安全的纺织材料。

更进一步

随着中国空间站建成,中国空间实验将向更高级的阶段迈进,航天员停留在太空中的时间也将变得更长。同为物资管理分系统,梦天却有所不同。天和核心舱、问天实验舱有航天员睡觉、休息、上厕所等日常休闲活动的主要区域,分系统产品侧重于航天员在轨休息、睡眠的舒适性,而梦天实验舱主要用于航天员开展各类试验、维修等在轨工作,分系统产品侧重于航天员在轨工作的便捷性。

为使航天员在梦天实验舱的各类工作和活动更加便捷和高效,在传统螺钉连接的固定式扶手、脚限装置的基础上,梦天物资管理分系统创新性地研制了“滑轨”这种快速安装接口,配上各式各样的可移动式长、短、可伸缩式扶手,再加上移动式脚限装置、空间脚限装置等各类限位装置,这些充满“未来感”的机构产品还可以互相组合使用,成为舱内的“机械臂”,使得航天员在舱内各个位置、各个角落都可以方便地固定自己的身体、调整自己的姿势,克服太空里微重力带来的漂浮现象,便捷地开展各类试验、维修操作。

另一方面,在充分继承天和、问天成熟技术的基础上,将原有产品变化为适应梦天实验舱特殊需求的新产品。比如将已有的空间站餐桌改头换面,摇身一变为梦天舱内可翻折的大型工作台,成为空间站内最大的维修操作平台;将已有的软质收纳袋升级换代,新研为可快速折叠收纳的存储盒,巧妙地实现了对“寸土寸金”的舱内空间的充分利用;让已有的防飘网变大变强,成为能够解决6名航天员进驻期间物资存储问题的有效解决方案。

“我们要做的不是为了保成功就一成不变的继承,而是百尺竿头更进一步,不仅要成功,还要创新,要追求完美,让航天员工作和生活更便捷。”梦天物资管理分系统副主任设计师邬瓦尼说道。

 
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