記者獲悉，此次“夢(mèng)天”啟程太空，510所再次聚力出發(fā)，配套的科學(xué)裝置除了音頻單元、照明裝置等一系列“太空家居”等，還搭載著(zhù)三臺重要的科學(xué)裝置：空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置、X射線(xiàn)透射成像系統及高溫爐及批量樣品管理系統。這些產(chǎn)品凝結著(zhù)510所科研人員的智慧與心血，乘坐“夢(mèng)天”再次駛向太空深處，展示的是510所在空間科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的雄厚實(shí)力，彰顯的是510所勇攀科學(xué)高峰的責任擔當。
空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置：
最先進(jìn)的探索空間高效電源新技術(shù)
(資料圖片僅供參考)
據悉，空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置作為“夢(mèng)天”實(shí)驗艙艙內的驗證項目之一，安裝在航天基礎試驗機柜內。作為獨立系統試驗模塊，是目前國內最先進(jìn)的空間能源轉換裝置。
斯特林熱電轉換裝置可將放射性同位素熱能轉換為電能，屬于“動(dòng)態(tài)”空間同位素電源系統中最先進(jìn)的技術(shù)，相較于傳統的“靜態(tài)”同位素溫差轉換電源技術(shù)，具有高效率、高比功率等顯著(zhù)特點(diǎn)。目前，國際上尚未開(kāi)展斯特林熱電轉換技術(shù)的空間應用。
此次“夢(mèng)天”空間科學(xué)試驗的目的是為了進(jìn)一步驗證在空間環(huán)境下該項技術(shù)的適應性及可靠性，獲得該技術(shù)在軌飛行應用數據，進(jìn)而結合在軌飛行試驗數據優(yōu)化工程樣機，加快飛行樣機的研制，為我國空間先進(jìn)電源技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支持，為未來(lái)“深空探測”計劃提供技術(shù)儲備。
作為未來(lái)空間任務(wù)的高效“能源供應系統”，斯特林熱電轉換裝置的核心技術(shù)之一是維持其內部?jì)蓚€(gè)活塞的高頻往復運動(dòng)。該項目中，510所創(chuàng )新設計了“模塊化”的集成結構，可實(shí)現高溫高頻工況下雙自由活塞的精確控制，從而將熱能高效轉換為電能。在項目周期只有1年的情況下，510所科研人員在航天精神的指引下，深耕細作，篤行致遠，打破國外對該技術(shù)的封鎖，先后攻克了活塞高溫高頻運動(dòng)間隙密封、雙機對置與控制、多目標參數耦合及保持等8項關(guān)鍵技術(shù)。整機在地面測試中其熱電轉換效率為24.4%，性能達到國際先進(jìn)水平。
此次“夢(mèng)天”實(shí)驗艙內的驗證試驗，標志著(zhù)510所在國際上首次實(shí)現了斯特林熱電轉換裝置的空間應用，具有“里程碑”式的重大意義。未來(lái)510所將聚焦百瓦級空間斯特林熱電轉換裝置的研制及應用，爭取在該技術(shù)領(lǐng)域保持國際領(lǐng)先水平。
X射線(xiàn)透射成像系統：
“中國智造”跨越式的突破
此次“夢(mèng)天”任務(wù)，510所科研人員成功研制了X射線(xiàn)透射成像系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)X射線(xiàn)系統），巧妙地利用X射線(xiàn)透射成像這一目前最先進(jìn)的觀(guān)測方法，實(shí)現了在空間環(huán)境中對材料實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行“在線(xiàn)”實(shí)時(shí)觀(guān)察，可獲得空間材料樣品制備過(guò)程中的固/液界面形態(tài)、界面輸運效應等實(shí)時(shí)科學(xué)數據，對于認知材料物理與化學(xué)過(guò)程的本征規律，指導和推動(dòng)地基材料制備工藝和戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，服務(wù)于高技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟建設都具有重要意義。
X射線(xiàn)系統作為空間站材料實(shí)時(shí)觀(guān)察實(shí)驗主載荷，也是“世界第一”臺在載人航天器中使用X射線(xiàn)透射成像原理進(jìn)行實(shí)驗的科學(xué)裝置。在載人航天器環(huán)境中，最核心的焦點(diǎn)是對航天員的保護，因此如何在資源與空間受限的情況下實(shí)現X射線(xiàn)的完全屏蔽，同時(shí)還能承受隨火箭上行時(shí)的力學(xué)環(huán)境的考驗，是擺在科研人員面前的首要難題，也是保證“夢(mèng)天”艙安全性的重中之重。
510所科研人員集智群策，勇趟科研“深水區”，在大量的分析與試驗總結下，設計的綜合屏蔽結構，既保證了裝置在火箭上行時(shí)的力學(xué)可靠性，也確保了航天員的在軌安全。同時(shí)成功研制了空間成像結構，使裝置的最高分辨率可達3μm，最大視場(chǎng)達30mm×20mm，最大穿透厚度為6mm，滿(mǎn)足絕大多種類(lèi)材料的實(shí)驗需求，也使X射線(xiàn)系統成功實(shí)現了從專(zhuān)用設備到通用設備的轉變。與此同時(shí)，科研人員還攻克了加熱區高溫情況下核心部件有效防護、在軌人機更換操作等多項關(guān)鍵技術(shù)，提高了核心功能部組件的可靠性，大大提升了設備的壽命。
X射線(xiàn)系統作為太空中唯一的X射線(xiàn)透射成像空間實(shí)驗設備，是具有歷史意義的科學(xué)裝置，為材料界提供了多種類(lèi)型材料科學(xué)實(shí)驗的必要條件，目前已接受?chē)鴥韧舛嗉已芯繖C構的材料實(shí)驗申請。
X射線(xiàn)系統的研制凝結著(zhù)510所科研團隊大量心血。項目團隊成員充分發(fā)揮“載人航天精神”，使中國空間科學(xué)實(shí)驗裝置從最初向國外同類(lèi)裝置的模仿，到追趕，再到現在的引領(lǐng)，實(shí)現了跨越式的突破，是“中國智造”的完美體現。
高溫爐及批量樣品管理系統：
具象化的“八卦爐”
在“夢(mèng)天”實(shí)驗艙內，510所研制的“天宮八卦爐”——高溫爐及批量樣品管理系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)高溫爐）將神秘、奇幻的中國神話(huà)轉化為現實(shí)。作為“夢(mèng)天”高溫材料溶固實(shí)驗主載荷，高溫爐系統是具有“多溫場(chǎng)聯(lián)動(dòng)、多功能制備、全自動(dòng)壓控”等特點(diǎn)的全新綜合型空間材料試驗設備，其內部有諸多“黑科技”，精密傳動(dòng)單元可為系統提供14種試驗工況配置，使我國空間材料設備首次具備溫場(chǎng)“區熔”功能，實(shí)現了“天上煉丹”技術(shù)的終極奧義；全新的材料制備方法，改變了我國同類(lèi)設備工況少、功能單一的狀況，打破了國外技術(shù)壟斷；綜合熱控單元給設備建立了溫度梯度，實(shí)現了材料制備溫度的高穩定性，讓航天員們在親自操作時(shí)“手感溫度剛剛好”。
在510所科研團隊七年夜以繼日、辛勤汗水的澆灌下，高溫爐系統的性能與技術(shù)指標達到了國際領(lǐng)先水平，受到了多國空間高溫材料科研人員的追捧，為我國乃至世界空間高溫材料科學(xué)研究提供了平臺與保障，成為太空“明星”中最亮的那顆。
艙外云臺燈：
逐夢(mèng)蒼穹必備的光影“魔術(shù)手”
510所在“夢(mèng)天”任務(wù)中還承擔了以“艙外云臺燈”為代表的系列照明產(chǎn)品研制，助力“夢(mèng)天”實(shí)驗艙逐夢(mèng)蒼穹。艙外云臺燈發(fā)射時(shí)收攏在工作艙艙壁，入軌后第一個(gè)展開(kāi)并鎖定。依靠其多自由度云臺的方位角度、俯仰角度動(dòng)態(tài)特性提供空間站艙外的動(dòng)態(tài)照明、伴隨照明，用于支持航天員出艙活動(dòng)和監視攝像，以及“太空實(shí)驗室”艙外不同照度需求下的高度調整，同時(shí)能夠滿(mǎn)足中繼天線(xiàn)、太陽(yáng)翼在陰照區展開(kāi)、轉動(dòng)時(shí)監視攝像的照度需求，并具備在軌維修功能。
作為中國空間站中名副其實(shí)的光影“魔術(shù)手”，510所研制的艙外云臺燈不僅為航天員長(cháng)期在軌駐留及開(kāi)展艙外維修、科研活動(dòng)提供良好的照明，也將為航天員的出艙活動(dòng)和拍攝“太空大片”提供美輪美奐的光影效果。
配套軟件產(chǎn)品：
全天候、全方位保障太空實(shí)驗
510所為“夢(mèng)天”實(shí)驗艙研制配套的各分系統軟件產(chǎn)品作為太空實(shí)驗的可靠力量，為“夢(mèng)天”執行太空任務(wù)提供全天候、全方位的保障護航。儀表照明分系統的音頻單元軟件和FPGA軟件能高效的實(shí)現報警、電話(huà)任務(wù)和會(huì )議功能，為實(shí)現航天員與地面的“天地通話(huà)“搭建了”太空信號線(xiàn)”；云臺控制器配套軟件負責完成艙外云臺燈伺服轉動(dòng)控制及調光控制，為實(shí)現太空“光影魔術(shù)”提供技術(shù)支撐；斯特林熱電轉換控制器配套軟件作為它的“智慧大腦”完成加熱控制、發(fā)電控制、參數采集及故障檢測等功能，確保試驗裝置在軌運行期間的功率能穩定輸出?！皦?mèng)天”艙中的“小門(mén)神”——快速檢漏儀其控制軟件主要實(shí)現閥門(mén)驅動(dòng)、數據采集監測、漏率計算和總線(xiàn)通訊等功能。為“夢(mèng)天”艙“交會(huì )對接”及航天員出艙過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
