作者:颉满斌 来源:科技日报 发布时间:2022/12/1 10:09:08
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多项关键技术助力“神十五”遨游太空

 

11月29日23时08分,神舟十五号飞船搭载3名航天员在酒泉卫星发射中心成功起航。和之前载人飞船任务不同,此次神舟十五号成功发射后,实现了“神十四”和“神十五”飞船的“宇宙级”同框,也实现了中国航天史上首次航天员乘组在轨轮换。中国航天科技集团有限公司五院510所(以下简称510所)承担了结构与机构、热控、测控、仪表与照明、环控生保等5个重要分系统中共计43台套产品。这些设备与飞船在轨正常工作及航天员的生命安全息息相关,对神舟十五号飞船任务的成功起到了重要的作用。

保障“叩问无垠”的出舱之路——舱门快速检漏仪

与空间站顺利对接后,航天员从神舟十五号飞船进入到空间站,其间要经历多次穿舱活动,需要打开和关闭舱门。维持航天员在舱内生存的气体绝对不能泄漏,因此精准快速检测舱门的密封性至关重要。

510所高级工程师董义鹏介绍,舱门检漏仪的作用就是检测神舟飞船的舱门是否达到了密封状态。它通过内部的核心传感系统,感受压力和温度的变化,在短时间内判断舱门是否关闭完好,并向航天员提供“舱门已关好,可以脱航天服”的指令。

早期的神舟飞船是整舱加压,通过检测整舱舱压变化来判断舱门的密封性,这种方法虽准确、可靠,但缺点是耗时长。510所研发的舱门快速检漏仪在此基础上进行改进,实现了对神舟飞船舱门和对接面的快速、准确检漏,填补了国内在该领域的空白。目前,舱门快速检漏仪已经成为载人航天器的“必需品”,为航天员舱内活动提供坚实的安全保障,为载人航天器保驾护航。

点亮“探索星际”的神舟之行——舱内/外照明设备

由于“神十五”在轨飞行时会周期性经过地球阴影区,因此在与空间站“太空牵手”时的照明问题十分重要。510所研发的载人飞船舱内照明设备和交会对接照明设备,不仅为航天员提供了舱内工作照明和生活照明,也为载人飞船与空间站在阴影区的交会对接提供了摄像辅助照明。

为满足空间复杂恶劣环境要求,“神十五”舱内照明设备(近距离泛光照明)和交会对接照明设备(远距离透光照明)采用了先进的固态照明光源。

“这种光源的优点是耐冲击、抗振动、功耗低、稳定性高,但受限于发光材料的性能,固态照明对高温环境和低温环境都比较敏感。”510所高级工程师杨军介绍。为此,510所研制团队进行了长期大量的技术攻关,最终解决了温度问题。在空间环境适应性的难题上,为降低紫外辐照、总剂量辐照、原子氧等空间特殊环境对产品寿命及可靠性的影响,研制团队先后突破了空间二次光学系统设计、在轨抗特殊空间环境设计、敏感器件抗力学环境设计等技术难题。

把握“远渡宇宙”的飞行方向——显控、语音、手控仪表

510所高级工程师曾政菻介绍,510所作为我国载人航天器仪表设备主要承制单位,为我国神舟系列载人飞船提供了种类丰富的舱内显控、语音、手控设备。

综合显示单元和时间单元、发声单元、手控左/右面板单元、编码指令设备等设备分别作为飞船终端显示仪表、终端语音仪表、手控终端仪表和终端控制仪表,为航天员提供飞船运行过程中的参数显示、语音播报、运动控制指令发送。在飞船飞行期间,航天员着航天服处于被束缚状态时,手控右舱壁单元和开关指令板能为其提供必要的操控界面,并具备声、光反馈功能。

针对神舟飞船任务要求,510所在以上仪表产品中应用了具备高可靠性和高安全性的处理器平台,研发了多项关键技术。其中最关键的处理器抗辐照加固技术,可以确保在复杂宇宙射线和高速粒子条件下,高速硬件系统正常工作。

 
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