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新“外衣”可抵御120℃温差,神舟十二号载人飞船科技升级

  原标题:新“外衣”可抵御120℃温差,神舟十二号载人飞船科技升级   新京报快讯(记者 李玉坤)6月17日,神舟十二号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功。 …

  原标题:新“外衣”可抵御120℃温差,神舟十二号载人飞船科技升级

  新京报快讯(记者 李玉坤)6月17日,神舟十二号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功。

  时隔五年,神舟飞船再一次护送航天员往返天地,与几年前相比,这次神舟飞船多了更多的黑科技“护身”。

6月17日,搭载着神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空。/IC Photo

  

  看点一

  崭新“外衣”可抵抗高能紫外辐照

  与身着灰色调外衣的“前辈”相比,神舟十二号载人飞船一身银闪闪。这件亮丽的“外衣”,就是由航天科技集团五院529厂历时两年精心研制的一款新型低吸收-低发射热控涂层。

  和以往神舟载人飞船的任务相比,这次神舟飞船在空间站停留的时间更久,面对的空间环境也更加恶劣。届时,神舟十二号载人飞船迎向太阳侧的舱体表面温度将达到90℃,而背向太阳侧的舱体表面温度则将达到-30℃。这种温度差将使飞船内部的空气温度产生严重波动,航天员的生活环境与多种精密设备在舱内将受到影响。

  除了温度的问题,长时间的太空停留,还会使飞船经历持久的空间高强度紫外照射,以及多种带电粒子配合高速原子氧的不断轰击,材料损耗将非常严重。

  这件学名为低吸收-低发射热控涂层的“外衣”,是一种喷涂在航天器外表面的热控制材料。它具备对太阳辐照的低吸收强反射能力,可以大大减少飞船受太阳长时间辐照的内部温度升温现象,再通过极低的红外发射特性,在飞船处于背阳面时减少辐射漏热,大大减缓舱内温度下降速率,起到保温效果。

  当然,这款“外衣”还要能抵抗空间中时时刻刻的高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射的攻击,为神舟十二号载人飞船提供全方位的外部保护屏障,全天时无间断全效防护。

  看点二

  舱门快速栓漏仪保障出舱安全

  在空间站任务中,航天员要从神舟十二号飞船进入到空间站核心舱,其间要经历多次穿舱活动,都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,精准快速检测舱门的密封性至关重要。

  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,在很短的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,但耗时长。航天科技集团五院510所研发的舱门快速检漏仪正是在这一背景下进行改进的,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。

转运阶段的神舟十二号载人飞船。高楠 摄

  看点三

  用显控、语音、手控仪表操控飞船

  作为我国载人航天器仪表设备的主要承制单位,航天科技集团五院510所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作为飞船终端显示仪表,为航天员提供飞船运行过程中各分系统参数数据、事件、AD采集数据、时间信息等内容显示,并配备紧急事件灯窗进行辅助显示。

  发声单元作为飞船终端语音仪表,为航天员提供飞船运行过程中重要事件和飞行计划的提示以及各类报警信息的语音播报。

  手控左/右面板单元作为飞船手控终端仪表,为航天员提供飞行期间手控控制 GNC的专用控制面板,支持手动运动控制指令的发送。

  编码指令设备作为飞船终端控制仪表,为航天员提供必要的操纵、控制飞船的人机界面,支持手控指令集控制数据的输入。

  手控右舱壁单元和开关指令板,在飞船飞行期间航天员着航天服被束缚状态时,为其提供必要的操控界面,并具备声、光反馈功能。

神舟载人飞船与空间站天和核心舱、天舟货运飞船组合体交会对接(示意图)。中国航天科技集团供图

  看点四

  定位搜救飞船返回舱

  神舟飞船在执行与空间站交会对接任务后,返回舱将带着航天员和下行货物“回家”,如何快速而准确地找到返回舱,直接决定着整个任务的成败和航天员的生命安全,这就用到了航天科技集团五院510所研制的国际救援示位标和微波重力水平开关等产品。

  国际救援示位标集定位信息获取、数据处理、编码调制发射于一体,具有高定位准确性,可实现紧急状态下救援的可靠性和实效性。返回舱落地后,国际救援示位标会发射无线电信标信号,犹如大海中明亮的灯塔指引着方向。这种信标信号符合国际通用标准,能够被岸站遍布世界各地的全球海事卫星搜救系统所识别,从而确保搜救人员能够快速找到返回舱。

  该所自主研制的微波重力水平开关从神舟七号载人飞船开始,就成功应用到神舟系列飞船和嫦娥探月等各类型号任务中。返回舱的通信天线有两路,由于舱体落地后的姿态是不确定的,为保证通信质量,需要自动接通相对水平面较高的一路天线,同时断开另外一路。比起神舟系列飞船早期使用的、有可能污染飞船并危害航天员健康的进口单刀双掷汞开关,微波重力水平开关采用的是更为先进可靠的电控技术,通过测量天线敏感轴的重力分量,来表征天线敏感轴与水平面的夹角,实现自动切换通信天线方向,技术指标和安全性、可靠性均优于进口的汞开关。

  看点五

  碳纤维材料操纵棒是航天员手臂“延长器”

  在飞船发射和返回过程中,航天员的身体被牢牢束缚在座椅上,身体不能前倾以完成对仪表板上各设备的操作,为解决这一难题,操纵棒应运而生。

  操纵棒把手是根据航天员手掌正常抓握状态进行赋型设计的,外部轮廓曲面完美贴合航天员掌心,极大满足航天员操作过程中的舒适度要求。操纵棒杆体设计为可无极伸缩式,航天员可以根据现场条件在一定范围内任意调整操纵棒的长度。同时杆体采用高强度碳纤维材料,比强度高,手感舒适。

  神舟十二号载人飞船发射成功后,搭载的航天员将成为天和核心舱首批“入住人员”,并在轨驻留三个月,开展舱外维修维护、设备更换、科学应用载荷等一系列工作。

执行神舟十二号载人飞船发射任务的长征二号F遥十二运载火箭垂直转运至发射区。高楠 摄

  看点六

  应答机“瘦身”,体积、重量仅是神舟十一号应答机的一半

  在载人飞船测控与通信产品家族里,最重要的两名成员当属应答机和空空通信机了。应答机用于传输船-地之间的遥测、遥控、话音及测轨数据。空空通信机建立与空间站核心舱之间双向通信链路,主要传输图像、话音及定位数据等。

  根据空间站工程任务需求,本次飞船所使用的应答机及空空通信机增加了数据下行链路带宽,但需具有更轻的重量,更小的体积和更高的可靠性。

  中国航天科技集团八院电子所产品技术负责人金骏介绍,在应答机产品初步方案设计时,采用最新的射频微波集成电路技术,将原来的分立元器件升级为集成器件。“这样不但减少了元器件的数量,还减小了产品的体积和重量,神舟十二号应答机的体积和重量,仅是神舟十一号应答机的一半。”金骏说。

  空空通信机的“瘦身”优化设计方案,采用了硬件功能软件化的思路,不同需求采用选择不同软件配置项。针对不同的工作模式,中频信号处理模块采用硬件通用化设计和软件无线电技术实现对中频信号的信息提取和基带处理功能,最终空空通信机重量减少1/3,体积减小1/2,同时产品研发时间更短、产品调试效率更高。

  新京报记者 李玉坤

责任编辑:王珊珊

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