保驾护航神州飛天路的硬核科技有什么?新闻记者陪你掌握,
更安全,更惬意!|中国航天科工天地一体全程护佑太空之旅
6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F运载火箭,在酒泉卫星发射中心成功发射。20时50分,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲依次全部进入天和核心舱。
随后,航天员将开启为期6个月的在轨驻留,开展空间站平台维护与照料、机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作以及空间科学实验、技术试验。
作为我国载人航天工程副总指挥单位,在此次任务中,中国航天科工自主研制生产的系列产品全程护航神舟十四号载人飞船飞行任务,实现更安全、更惬意的太空之旅!
二院:全程护佑 保证任务成功
此次任务中,二院自主研制生产的多项技术产品全程护佑神舟十四号载人飞船成功发射。
圆满完成9次出征
第九次出征载人航天工程的25所交会对接微波雷达承担着中远距离空间飞行器间距离、速度、角度等相对运动参数的精确测量任务,是空间交会对接技术中的关键测量敏感器。此前,25所微波雷达产品在载人航天领域屡战屡胜,完美助力我国此前8次载人航天重大工程任务顺利开展。
此次飞行任务中,微波雷达再次与安装在空间站核心舱上的微波应答机产品配合工作,用高精度的产品性能与高可靠性的产品质量继续为空间交会对接任务保驾护航。
信息“密网”护佑顺利升空
二院706所研制的搜救信息系统承担了神舟十四号载人飞船的待发段、上升段、运行段、返回段应急搜救指挥保障任务。系统具备搜救力量管理、搜救任务筹划、搜救预案仿真推演、任务执行跟踪与态势展示等功能,为航天员搜救任务事前运筹规划、事中指挥调度与事后复盘分析提供服务,是空间站任务实现航天员救援保障关键系统,对于载人航天工程建设与运营具有重要支撑作用。
该系统此前在“神舟十二号”发射回收、“神舟十三号”发射任务中进行了伴随性参试,在“神舟十三号”回收任务中作为搜救主系统进行了全程保障。此次任务中,系统再次担当主力,支撑和见证了神舟十四号载人飞船的成功发射。
航天器在发射阶段及在太空中一旦有信号干扰,地面接收到的内容就像接听串了线的电话,难以分辨准确信息。为保障飞行全程通信清晰,二院23所自主研制的声表滤波器发挥了重要作用,有效滤除了不同飞行阶段和太空中宇宙杂波的各种干扰信号,全程确保通信清晰准确传回地面。
在此次飞行任务中,二院203所研制的一系列优质晶体元器件,利用稳定的石英晶体的压电效应和频率特性,在太空恶劣的环境中保持稳定跳动,并产生准确平稳的频率信号,成为地面指挥人员监测和衡量飞行状态的重要参考指标,全力确保飞行状态全程可控。
三院:助力飞船精准对接与分离
此次任务中,三院自主研制的多项产品技术为神舟十四号发射任务圆满成功提供了重要保障。
精准对接“测量员”
神舟十四号载人航天飞船采用自主快速交会对接模式,与空间站成功“握手”,本次任务中,中国航天科工三院33所研制的高精度加速度计组合(简称高加组合)及多只加速度计再立新功,出色完成了微重力环境下加速度的测量任务,帮助飞船精准把握速度和位置,让交会对接又稳又准。
高加组合之所以有着优异表现,最关键的因素就是其中的核心部件加速度计。该产品早在高加组合面世之前已经开始“服役”,从1999年在神舟一号中搭载应用到2003年作为神舟五号GNC(制导、导航与控制分系统)的部件,再到连续参与此后的载人航天发射任务,加速度计始终有着稳定的发挥。随着任务难度的变化,这位曾经的“航天新兵”先后经历了稳定性提升、真空环境适应性改造、温度环境适应提升等迭代过程,成为“神舟”飞天最可靠的组件之一。从2008年开始,根据任务需求,高加组合进入研发阶段。在这套组合中,加速度计将不再是“单兵作战”,而是与它的“翻译官”IF转换电路进行功能整合,通过系统的优化,让各个器件的兼容性和稳定性达到最优。
硬核护航“锁”神舟
升空时连接要坚强有力,分开时要干净利落,这是对三院111厂承制生产的连接分离机构发挥作用的最简明概括。连接分离机构作为神舟飞船的关键部件之一,其作用就在于飞行器发射和在轨运行时,克服空气中气流等外力因素的影响,实现航天器主体及各舱段的牢固连接,并在返回时快速分离,保障任务的顺利进行。从“神舟一号”到“神舟十四号”,硬核护航的连接分离机构始终如一提供最可靠的保障。
神舟十四号飞船要在轨驻留较长时间,这对连接分离结构从性能和安全上提出了更高更严苛的要求,111厂团队成员再次对数据参数进行了迭代,对每一个数据和参数都做到了千百次地计算与核对,确保零失误。飞行器的成功发射和进入预定轨道,产品的高可靠性再次得到验证,它们也将持续实现刚性连接,并在返回时精准分离,为试验任务全程护航,让航天员平安回家。
航天三江:
为航天员打造惬意的太空生活
此次任务中,航天三江红峰公司自主设计生产的“太空厨房”“太空医院”和“太空空调”产品,将为航天员带来惬意的太空生活。
红峰公司此次随神舟十四号出征的有食品加热装置、气体流量调节阀、液路截止阀、生理信号测试盒、心电记录装置5种产品,主要用于神舟飞船环控生保分系统和医监医保设备分系统,它们是“太空厨房”“太空空调”“太空医院”的一部分,为航天员营造了舒适的太空之家。
“太空厨房”中的食品加热装置,主要功能是对航天员在轨期间所需的食品及饮料进行加热。它安装在飞船内,采用箱式化设计,是一个白色方盒,长、宽、高均不足30厘米,重量仅4.4千克,加热温度和加热时间都可自动和手动控制,是为神舟飞船量身定制的。
食品加热装置采用热传导方式实现加热功能,和日常使用的电热炉、电饭锅的加热原理一样,但可靠性更高。与普通的家用电器不一样的是,它的“太空”特点更突出。跟在飞船中所有的产品一样,它是严格按中国宇航级标准设计生产的,能适应太空环境。
航天员出征时佩戴在大腿外侧的生理信号测试盒、心电记录装置是“太空医院”产品之一,由航天员随身携带,只有烟盒大小,可实时监测航天员在飞行过程中的心电、呼吸、体温3项生理指标,下传至地面指挥中心,由地面医护人员进行诊断。这些产品在航天员升空、飞行、返回等过程中多次使用,全程陪同航天员完成整个飞行任务。
生理信号测试盒成型后壁厚1.5毫米,和一张银行卡差不多厚,要求零件变形度小,但薄壁加工受力颤抖,容易变形。技能大师设计了新型工装,增强零件刚性,选择合理的加工参数,避开零件与旋转刀具的共振点防颤。“太空医院”其他盒体也运用这种加工方法,大大提高了合格率。
航天江南:保证连接器的稳定运行
航天江南所属航天电器、梅岭电源、群建精密为此次飞行任务配套连接器、微特电机、风机、锌银蓄电池、齿轮等多种产品。
林泉电机配套的环控分系统,充当着“空气净化器”的角色。它的环控风机和泵主要用于让舱内的大气循环流动,使温度、湿度都保持均匀,并提供氧气,进一步控制舱内二氧化碳和其他微量有害气体的浓度,还在微重力环境下进行大小便收集和除臭,从而使空气适宜,保证航天员生命安全和身体健康。
梅岭电源作为锌银蓄电池配套厂家,为神舟十四号载人飞船发射任务配套9种共22台锌银蓄电池,其中为运载火箭配套5种15台锌银蓄电池,为载人飞船配套4种7台锌银蓄电池,主要用于运载火箭的控制系统、测量系统、故检系统、利用系统和逃逸系统,以及载人飞船的返回舱返回着陆和火工品、推进舱应急、轨道舱火工品等装备的供电。
群建精密承担的对接机构66种齿轮传动产品,是一套机电一体化精密传动机构,实现对接机构传动链中缓冲、捕获和连接密封等主要功能动作,通过大量攻关试验,突破了空间环境下大传动比、耐冲击、极端环境适应等关键核心技术,保证对接机构在空间环境下能够长时间、多轮次的正常对接和分离工作。
群建精密技术团队通过近20年的技术攻关,解决了太空环境中齿轮极端条件下应用的前沿性和关键性的技术难题,取得了突破性进展,满足了空间站建设对齿轮产品高精密、高可靠的使用要求。
航天系统公司:
为火箭配套地面测控设备
航天系统公司航天测控为长征二号F运载火箭配套了多种地面测控设备,包括遥测系统、外安系统、故障检测处理系统故检前端和故障检测处理系统逃逸部分VXI测控设备。设备安装于火箭发射塔架,用于运载火箭发射场准备环节以及发射过程中对火箭关键信号进行测试和控制,是实现后端指控大厅对火箭远距离测发控制的关键设备。其中的故障检测处理系统用于在火箭进入临发射状态后,自动检测火箭“身体”的各个部位,如有危险,立即发出中止飞行的指令,控制逃逸系统启动,确保航天员迅速脱离危险区,是当之无愧的“生命保护伞”。
航天测控公司配套的VXI测控设备先后保障完成了神舟八号到神舟十四号载人飞船以及天宫一号、天宫二号等发射任务,护佑十多名航天员飞向太空,是当之无愧的“战斗英雄”。
2022年,航天测控公司再次参与空间站发射保障任务,为了保障设备稳定运行,能够顺利完成空间站发射任务,项目组人员对设备进行了全面且细致的“体检”,深入开展质量复查工作,针对薄弱环节逐项优化。作为由航天测控公司自主研制的第一代测发控设备,该系列产品安全稳定地保障了历年来数次发射任务,战功赫赫。虽然已是“身经百战”,但依然不可掉以轻心。
对于每次发射前的“体检”,项目组始终以追根究底的工作态度,严谨细致、不厌其烦,以万全之策,确保万无一失。为了确保产品顺利完成后续任务,航天测控公司成立了“两总”系统,按照用户和上级要求,严谨求实、反复探讨,最终制定了复查“三步走”,通过统一思想、广泛动员,建立了统一指挥体系和保障工作流程;启动全面复查,通过“回头看”“反向审视”“技术培训”,深入设备内部,统计产品历史质量数据,评估产品状态;在复查基础上制定详细保障预案,确保现场产品状态最优、保障有力,针对可能存在老化的部件增加投产备件。通过“三步走”脚踏实地地推进,项目组成员对产品和保障预案真正做到了心中有数,设备以最佳状态健康稳定、出色地完成了空间站任务。
河南航天:火箭热控系统的“大管家”
在本次发射任务中,河南航天695厂研制配套的热控、推进、姿控等特种阀门配套系统,发挥了至关重要的保障作用。
航天器在入轨过程中会经历十分严酷的温度条件,返回式航天器更是要经历巨大的环境温度变化,为保证航天器的结构、仪器设备和所载生物可以承受这样剧烈的温度变化,就需要有专用的热控系统来为航天器内部设备控温。695厂为神舟十四号飞船热控分系统提供的加排阀、服务阀、温控阀、自锁阀、加排服务阀等多种类特种阀门,主要应用于载人飞船推进舱温控分系统流体回路中,通过调节外回路辐射器主路和旁路的流量分配,控制外回路控温点温度,达到回路控温的目的,确保在剧烈温差下舱内的各部件、仪器设备处于合适的温度,可以正常运行,堪称是为火箭热控系统做保障的关键“管家”。
充气服务阀、电磁拖动机构、自锁阀等多种关键零部件承担了飞船姿控和推进系统,为飞行器交会对接时在变轨、调姿与克服气流等方面提供了重要帮助。
航天精工:为空间站铸就“钢筋铁骨”
航天精工研制的数以万计的高性能紧固件连接着各个结构,凭借着可靠的质量,将各个部件紧固在一起,为中国空间站铸就“钢筋铁骨”。
在配套产品研制期间,航天精工召开提质增效专题会议,在安全、质量、技术、生产一线的骨干中挑选精兵强将,组建一支“快速反应”的突击队,聚焦配套产品交付周期长等问题展开攻关。突击队的首要任务是提升加工效率、实现产能提升,大家顶住压力,和时间赛跑、和方案较真,凭着扎实的基础和不服输的拼劲,不断提质增效。
为了不耽误生产,大家利用周末时间,联合安保部人员把设备重新布局,使产线更加合理,生产效率逐步提高,实现了生产加速的第一次飞跃。
由于产品规格较小,如何实现自动化送料是一个新的难题,查阅书籍资料、钻研技术难点就成了突击队员们周末的“加班餐”。他们通过振动盘和辅助工装,使毛坯料在料道中“排队”并向前移动,同时对模具结构进行了改造,减少了因加工异常出现的模具损坏,从而保证了产品加工质量。通过多次试验验证,突击队成功编制自动送料方案,完成了自动化机构组装,实现了自动送料机构与机床的完美配合。此次改造自动化生产线,产品搬运距离缩短80%,周转次数减少33%,生产周期缩短至7.5天,加工效率提升30%以上,实现了生产加工效率和产品质量的双提升。
来源 ✎ 中国航天报
文 ✎ 二院,张航、王奥博、邓顺英、李娜、常玥、赵书剑、曹宇萱
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