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刚柔并济护神舟!细数神舟十四号背后的“守护者们”

时间:2022年06月06日 信息来源:本站原创 点击:715 字体:

6月5日,由航天科技集团五院抓总研制的神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,并与中国空间站天和核心舱完成全自主快速交会对接。

 

载人航天,人命关天,神舟系列载人飞船作为我国唯一的天地往返载人航天器,是我国可靠性、安全性要求最苛刻的航天任务。此次任务中,五院多个单位的科研人员为神舟十四号的飞天提供了技术硬支撑,也为各项生产与测试任务的顺利进行提供了保障,刚柔并济护航神舟十四号“一骑掌天宫”。


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太空“天路”时刻在线

 

在神舟十四号发射任务中,由五院西安分院研制的中继终端、天线网络和仪表控制器应用软件将继续为航天员保驾护航,让“感觉良好”始终在线。

 

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中继终端是地面对飞船进行测控和通信的重要设备。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,完成对天链中继卫星的捕获跟踪,建立从飞船到天链中继卫星再到地面的通信链路,确保地面的测试人员实时掌握飞船的飞行状态。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。

 

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。

 

仪表控制器应用软件发挥着随身“秘书”的重要作用,能将神舟十四号飞船上所有分系统的数据进行汇总,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。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。

 

控温“外衣”护飞天

 

在空间站建造阶段,神舟飞船面临长周期大温差下的舱体温度控制的难关。空间站组合体飞行时,神舟飞船可能会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,为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,五院的工程师们开展了大量技术攻关,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,既能有效减弱太阳辐照导致的温度升高,又能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,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。

 

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在神舟十三号任务期间,这一新型控温“外衣”让飞船的舱内环境温度能够始终控制在18至26摄氏度,经受住了长达半年的在轨考验。现在,神舟十四号载人飞船再次身着这一新型“外衣”开启空间站任务新征程,守护航天员安全。

 

在轨软件更新保安全

 

在神舟十四号飞船上,五院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。其中,510所研制的综合显示单元、音频单元和机械臂操作台是空间站的“晴雨表”、“顺风耳”和“指挥台”,需要在空间站在轨运行的过程中不断根据航天器在轨情况实时更新系统数据和软件功能,确保空间站组合体重要单机的关键参数能够实时精准地反应各类航天器的运行状态。

 

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软件研制团队提出了高可靠软件的在轨注入方案,通过空间站通信终端、中继通信卫星、地面测控站等实现全天候在轨软件更新与维护,确保“晴雨表”、“顺风耳”和“指挥台”能够灵活应对各类空间环境和设备变化。

 

目前,由510所信息与软件中心自主研发的天地在轨注入系统已完成了10余次在轨软件升级,不仅为天舟三、四号货运飞船,神舟十三、十四号载人飞船的成功对接提供了重要支持,更为航天员日常生活和工作提供了安全和坚实的保障。

 

深挖内潜赋动能

 

神舟系列飞船舱体结构产品的高可靠研制和按期交付,直接保障航天员的生命安全,直接关系我国空间站建造任务的顺利推进。五院529厂通过开展工艺改进优化、生产能力提升、经验参数量化等手段,进一步提升型号研制效率,确保舱体结构高质量交付。

 

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神舟飞船舱体结构定型批产以来,529厂工艺人员不断关注研制过程中工艺短线环节,实施工艺改进,采用新技术实现手工变自动,确保舱体结构产品的质量一致性:采用触发式光学测头宏程序自动测量手段,实现了舱体轮廓度精准快速测量;采用三维扫描及模型投影技术,实现了基于产品本身的轮廓线框可视化表征。

 

529厂通过拓展设备能力、建设自动化单元等手段,促进小批量产品生产模式的转型升级。在现有焊接设备上拓展切削加工功能,实现焊接-加工-测量的复合制造能力,减少了大型舱体结构产品工序间转运、交接及生产准备环节,缩短了研制周期。与此同时,不断推进结构件自动化生产单元的建设,实现了小批量产品研制任务的及时响应,进一步提升舱体结构产品的研制效率。

 

“计量力量”助成功

 

神舟十四号任务的圆满成功,离不开计量工作的强力支撑。在神舟十四号任务中,五院514所计量保障任务涵盖长、热、力、电、无线电等多个参数,包含舱门解锁装置核心零部件专项检测,振动传感器、频谱分析仪、变频器等航天器测试设备校准,测控基带设备、供配电系统等十余种型号地面专用测试系统校准以及电源检定等工作。

 

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514所承担了神舟十四号供配电地面测试系统及配套电缆研制工作。为保证产品的可靠性和安全性,项目组在测试系统中加入了设备运行状态的实时监测功能,对测试数据进行存储与分析处理,以预测设备自身的工作状态,并通过对测试系统关键元器件参数的监测与报警,及时提醒用户,有效降低了质量问题的发生。同时,在设备的电路和采集算法上也进行了可靠性设计,为设备整体的可靠性再加一道保障。

 

514所还承担了神舟十四号载人飞船进场前技术安全条件检测保障任务,有力确保了型号总装测试厂房以及新、老发射塔架低压配电设施的电气技术安全,为型号顺利进场测试奠定了重要基础。



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