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这些黑科技,让“感觉良好”持续在线→

2022-06-06 10:58:01来源:光明网栏目:数码

据中国载人航天工程办公室消息,神舟十四号载人飞船采用自主快速交会对接模式,经过6次自主变轨,于北京时间2022年6月5日17时42分,成功对接于天和核心舱径向端口,整个对接过程历时约7小时。

按任务计划,3名航天员随后将从神舟十四号载人飞船进入天和核心舱。

在发射场待命7个月

在此次任务之前,

神舟十四号载人飞船

还有着另外一个身份,

那就是神舟十三号载人飞船的

应急救援飞船。

虽然是备份,但是任务要求和标准都是“主角”级别。自进入酒泉发射场并完成待命状态设置以来,神舟十四号已在发射场待命了7个月,为历史最长。

最为称道的是,神舟十四号待命期间,航天科技集团五院通过首次“北京-酒泉”远程发射场巡检工作,确认了飞船状态满足应急发射条件,验证了“一船发射、一船待命”的滚动备份模式,为后续该模式的持续应用奠定了基础。

6月5日,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。新华社记者 李刚 摄

神舟十四号乘组将在轨驻留约6个月后,接受神舟十五号载人飞船访问并完成乘组轮换,届时两个乘组将首次实现共同在轨的壮举。

为确保航天员们

在太空“出差”期间的安全,

工程技术人员进行了

多项技术创新。

在神舟十四号发射任务中,

这些黑科技

将继续为航天员保驾护航。

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架太空“天路”

让“感觉良好”持续在线

2022年4月16日,

神舟十三号3名航天员成功返回地球,

大家对他们在太空中的表现

仍然记忆犹新。

无论是航天员在太空中的活动场景,还是“开学第一课”上与现场小朋友的亲切互动,或者航天员太空出舱活动以及航天员从空间站上拍摄的航天大片,都是通过航天科技集团五院西安分院研制的中继终端传回地面的。

△天宫课堂中,王亚平演示水膜实验

而神舟十三号飞船上所有的测控和通信信号,也都是通过中继终端来完成的。可以说,中继终端是地面对飞船进行测控和通信的重要通道,也是我国中继卫星系统的用户终端设备。

在神舟十四号任务中,航天科技集团五院西安分院将继续通过中继终端搭建的太空“天路”,建立飞船与地面之间的天地通信通道。

那么,中继终端

具体是怎样工作的呢?

当神舟十四号飞船进入预定轨道后,飞船中继终端便开始工作。根据飞船飞行程序的指令链要求,中继终端中的设备会计算出中继终端天线的指向数据。

之后,中继终端中的转动设备将中继天线指向天链中继卫星。这样就完成了对天链中继卫星的捕获跟踪,建立从神舟飞船到天链中继卫星再到地面的通信链路,实现神舟十四号飞船与地面通信的畅通,确保了地面的测试人员可以实时地掌握飞船的飞行状态。

据航天科技集团五院西安分院载人航天任务负责人余晓川介绍,通过中继终端与天链中继卫星建立的天基测控通信系统,可将地面对神舟十四号飞船的测控覆盖率提高到90%以上。

通达天地

让“感觉良好”始终畅通

神舟十四号飞船上的天线网络

虽然“身板小”,

但却是飞船天线信号的枢纽。

如果将飞船的天线信号通路系统比作铁路运输系统的话,那么一路路的信号就是火车,天线网络更像是火车轨道和火车站调换轨道的道扳,飞船上10余副天线的信号接收和发送都是通过天线网络来为其提供信号通路的。

在神舟十四号飞船天线网络上,共有USB天线网络、VHF天线网络、GNSS天线网络三部分组成。这些天线网络虽然身躯小小,但承载着强大的功能。

据航天科技集团五院西安分院神舟十四号飞船天线网络设计师朋毅介绍,当飞船的通信信号通过天线网络时,其首先要对信号进行分路或合成,并通过双工器对信号的杂波进行过滤,然后转换为可接收或发送的信号。其中,GNSS天线网络还在后续的航天员返回地面过程中发挥关键作用。

随身“秘书”

让“感觉良好”体验更佳

隶属于仪表与照明分系统的

仪表控制器应用软件

虽然听起来不起眼,

却发挥着

智慧随身“秘书”的重要作用。

神舟十四号飞船上所有分系统的参数内容都要通过数管分系统转发到飞船仪表上来显示,要想将这些复杂的参数变成航天员可以掌握的直观数值,这时候仪表控制器应用软件就会作为智能管理员直接发挥作用。

也就是说,当飞船各个分系统开始运行时,所产生的数据会汇集到数管分系统,然后智能管理员对数据进行汇总,并转换为航天员可以直观识别和操作的内容显示在仪表上。这样,航天员通过飞船上的仪表就可直观了解到与飞船有关的所有参数,时刻掌握飞船各个部分的运行状态。

在神舟十四号飞船上,共有50余幅页面显示飞船各部分的情况,并根据载人交会对接任务的需要,显示包括世界地图、航天员身体情况等相关内容,这些都是由作为智能管理员的仪表控制器应用软件来提供的。

仪表控制器应用软件采用独特的图形显示技术,通过文字、图形、动画的方式,显示出飞船轨迹、姿态、飞行状态以及各分系统信息。

据航天科技集团五院西安分院神舟十四号飞船仪表控制器应用软件设计师张赤萍介绍,使用这一独特的图形显示技术,不仅能得到新颖的仪表控制器显示效果,而且实现了空间智能化仪表中的图形、文字的处理与显示,为航天员执行任务提供了清晰、直观、舒适的显示界面。

新型外衣不一般

冷暖控温护飞天

从神舟十三号载人飞船起,

我国航天员要实现

常态化长周期在轨驻留。

作为神舟系列飞船抓总研制单位,

航天科技集团五院的科研人员

为了保证任务进行与航天员安全,

开展了大量技术攻关,

突破了长周期大温差下的

舱体温度控制等难关。

与以往不同,在空间站建造阶段,神舟飞船径向对接的模式与空间站组合体飞行姿态的任务特点,会使飞船被其他舱体持续遮挡,造成飞船长时间处于太阳无法照射下的极低温度环境下,最低温度甚至低于零下100摄氏度。

而当空间站处于某些构型时,飞船的局部区域又会持续受到太阳辐照,最高温度超过100摄氏度。

外部极端的高低温环境,对于航天员的健康和飞船设备的正常工作带来了严峻考验。

针对这一控温难题,航天科技集团五院的工程师们利用宇宙空间以热辐射为主要热量传导方式的特点,突破了飞船外避热控涂层光热性能选择性设计与调控、热控材料空间稳定性设计与大型复杂结构界面结合控制等关键技术,为空间站建造阶段的神舟飞船家族们设计并研制了一款神奇的控温外衣——低吸收-低发射型热控涂层。

低吸收,顾名思义就是涂层材料自身具有较低的太阳光吸收特性,可有效减弱太阳辐照导致的温度升高。

低发射,则是指涂层具有较低的红外发射率,可有效阻隔飞船内部向外部深冷环境的辐射漏热,避免舱内温度的不断降低。

同时,工程师们根据飞船结构、功率及空间热环境特性,对吸收及发射性能进行特定的设计,形成的控温外衣可保障神舟飞船在长期的极端高低温外部环境下,依然能够让舱内处于适宜的温度范围。

在神舟十三号执行任务的6个月的时间里,五院科研团队不断进行在轨温度监测,获取了飞船飞行期间的整个舱内外温度数据。

在超过200摄氏度的大温差与长期低温以及强辐射的空间环境中,飞船的舱内环境温度能够始终控制在18至26摄氏度,为航天员营造了舒适的温度环境,新型控温外衣也经受住了长达半年的在轨考验。

大家还记得4月16日神舟十三号返回舱稳稳落地时身披“金甲”的样子吗?那正是神舟飞船新型热控涂层返回地球时,与大气层高速摩擦后氧化烧蚀后的样子。虽然涂层为完成自己的使命已不再完整,但是在它的护佑下,神舟十三号乘组开创了中国航天员在轨最长时间的纪录。

“十三十四接续行,一生一世护飞天”。现在,神舟十四号载人飞船再次身着神舟飞船新型热控涂层外衣开启空间站任务新征程,继续呵护航天员温暖,守护航天员安全。

文、图/广州日报·新花城记者:肖欢欢 通讯员:沈昕、平托、付杨、张学良、王希曦

部分来源:人民日报、新华社、央视新闻

广州日报·新花城记者:肖欢欢 通讯员:沈昕

来源:广州日报

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