微重力水平開(kāi)關(guān)
艙內燈
艙門(mén)快速檢漏儀
(資料圖)
儀表板及儀表產(chǎn)品
昨晚，航天員費俊龍、鄧清明、張陸3名航天員搭乘神舟十五號飛船在酒泉衛星發(fā)射中心成功起航。在這艘飛船上，蘭州空間技術(shù)物理研究所（即510所，以下簡(jiǎn)稱(chēng)510所）承擔了結構與機構、熱控、測控、儀表與照明、環(huán)控生保等5個(gè)重要分系統中43臺套產(chǎn)品的研發(fā)制造。
艙門(mén)快速檢漏儀
守護航天員的出艙路
與空間站順利對接后，航天員要從神舟十五號飛船進(jìn)入空間站，其間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng)，都需要打開(kāi)和關(guān)閉艙門(mén)。維持航天員在艙內生存的氣體絕對不能泄露，艙門(mén)是否密封良好具有決定性作用，因此精準快速檢測艙門(mén)的密封性至關(guān)重要。艙門(mén)檢漏儀的作用就是檢測神舟飛船的艙門(mén)是否達到了密封狀態(tài)，它通過(guò)內部的核心傳感系統，感受壓力和溫度的變化，在很短的時(shí)間內判斷艙門(mén)是否關(guān)閉完好，并向航天員提供“艙門(mén)已關(guān)好，可以脫航天服”的指令。
早期的神舟飛船是整艙加壓，通過(guò)檢測整艙艙壓變化來(lái)判斷艙門(mén)的密封性，這種方法雖準確、可靠，但耗時(shí)長(cháng)。510所研發(fā)的艙門(mén)快速檢漏儀實(shí)現了對神舟飛船艙門(mén)和對接面的快速、準確檢漏，填補了國內在該領(lǐng)域的空白。
目前，510所已完成艙門(mén)快速檢漏儀的產(chǎn)品化工作，形成了固定式和便攜式，并具有豐富氣路和數據接口的型譜化產(chǎn)品，在具有相似環(huán)境的門(mén)體或腔體的密封檢測領(lǐng)域，具有廣闊的應用前景。
艙內/外照明設備
點(diǎn)亮飛天前路
由于“神十五“在軌飛行時(shí)會(huì )周期性經(jīng)過(guò)地球陰影區，經(jīng)歷長(cháng)時(shí)間的黑暗，因此在與空間站“太空牽手”時(shí)的照明問(wèn)題就非常重要。510所研制的載人飛船艙內照明設備和交會(huì )對接照明設備，不僅為航天員提供了艙內工作、生活照明，也為載人飛船與空間站在陰影區的交會(huì )對接提供了攝像輔助照明。
為滿(mǎn)足空間復雜環(huán)境要求，“神十五“艙內照明設備（近距離泛光照明）和交會(huì )對接照明設備（遠距離透光照明）采用了先進(jìn)的固態(tài)照明光源。這種光源耐沖擊、抗振動(dòng)、功耗低、穩定性高，但受發(fā)光材料性能限制，對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感。因此，510所研制團隊進(jìn)行了長(cháng)期大量的技術(shù)攻關(guān)，最終解決了溫度問(wèn)題。在空間環(huán)境適應性的難題上，為降低紫外輻照、總劑量輻照、原子氧等空間特殊環(huán)境對產(chǎn)品壽命及可靠性的影響，研制團隊先后突破了空間二次光學(xué)系統設計、在軌抗特殊空間環(huán)境設計、敏感器件抗力學(xué)環(huán)境設計等技術(shù)難題。
510所研制的固態(tài)照明加固技術(shù)在抗輻照方面具有明顯優(yōu)勢，還可應用于核電站等有輻照環(huán)境的一些特殊工業(yè)照明領(lǐng)域中，其加固后良好的抗力學(xué)振動(dòng)能力，也可以滿(mǎn)足礦場(chǎng)、輪船等復雜工業(yè)環(huán)境的特殊需求。
顯控、語(yǔ)音、手控儀表
把控“遠渡宇宙”航向
作為我國載人航天器儀表設備主要承制單位，510所為神舟系列載人飛船提供了種類(lèi)豐富的艙內顯控、語(yǔ)音、手控等設備。
綜合顯示單元和時(shí)間單元、發(fā)聲單元、手控左/右面板單元、編碼指令等設備分別作為飛船終端顯示儀表、終端語(yǔ)音儀表、手控終端儀表和終端控制儀表，為航天員提供了飛船運行過(guò)程中的參數顯示、語(yǔ)音播報、運動(dòng)控制指令發(fā)送等。在飛船飛行期間，航天員著(zhù)航天服處于被束縛狀態(tài)時(shí)，手控右艙壁單元和開(kāi)關(guān)指令板為其提供必要的操控界面，并具備聲、光反饋功能。
針對神舟飛船任務(wù)要求，510所在以上儀表產(chǎn)品中應用了具備高可靠性和高安全性的處理器平臺，突破了多項關(guān)鍵技術(shù)。其中，最關(guān)鍵的處理器抗輻照加固技術(shù)，可以確保高速硬件系統在復雜宇宙射線(xiàn)和高速粒子條件下正常工作。
國際救援示位標、微波重力水平開(kāi)關(guān)
指引航天員回家路
神舟飛船在軌任務(wù)結束后，返回艙將帶著(zhù)航天員和下行貨物“回家”，如何快速準確地找到返回艙，直接決定著(zhù)整個(gè)任務(wù)的成敗和航天員的生命安全，這就用到了510所研制的國際救援示位標和微波重力水平開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品。
國際救援示位標集定位信息獲取、數據處理、編碼調制發(fā)射于一體，具有高定位準確性，可實(shí)現緊急狀態(tài)下救援的可靠性和實(shí)效性。返回艙落地后，國際救援示位標會(huì )發(fā)射無(wú)線(xiàn)電“信標”信號，猶如大海中明亮的“燈塔”指引著(zhù)方向。這種信標信號符合國際通用標準，能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛星搜救系統所識別，從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。
510所自主研制的微波重力水平開(kāi)關(guān)從神舟七號飛船開(kāi)始，就成功應用到神舟系列飛船和嫦娥探月等任務(wù)中。返回艙的通信天線(xiàn)有兩路，由于艙體落地后的姿態(tài)是不確定的，為保證通信質(zhì)量，需要自動(dòng)接通相對水平面較高的一路天線(xiàn)，同時(shí)斷開(kāi)另外一路。與此前的單刀雙擲汞開(kāi)關(guān)相比，微波重力水平開(kāi)關(guān)采用了更為先進(jìn)可靠的電控技術(shù)，通過(guò)測量天線(xiàn)敏感軸的重力分量，來(lái)表征天線(xiàn)敏感軸與水平面的夾角，實(shí)現自動(dòng)切換通信天線(xiàn)方向，技術(shù)指標、安全性和可靠性均有優(yōu)勢。
儀表板減振器
保持儀表穩定的必備神器
儀表板作為飛船儀表設備的承重部件，其框架式構型就如同一個(gè)“家”一樣，不僅為儀表顯示設備和主要手控設備這些“兄弟姐妹”提供獨立的“私密空間”，而且為它們提供了準確可靠的安裝接口。這個(gè)“家”通過(guò)四個(gè)金屬橡膠減振器實(shí)現與飛船艙壁的可靠聯(lián)接，它們結構上既有金屬的固有特性，又有橡膠的彈性，就像四個(gè)“忠誠的軟甲衛士”。在飛船發(fā)射、飛行和返回過(guò)程中遇到巨大的振動(dòng)、沖擊等情況時(shí)，這些“軟甲衛士”能夠為飛船上的儀器設備提供必要的力學(xué)工作環(huán)境。
同時(shí)，在飛船發(fā)射和返回過(guò)程中，航天員的身體被牢牢束縛在座椅上，無(wú)法操作儀表板上各個(gè)設備，為解決這一難題，操縱棒應運而生。操縱棒的把手是根據航天員手掌正常抓握狀態(tài)進(jìn)行賦型設計的，外部輪廓曲面完美貼合航天員掌心，極大滿(mǎn)足航天員操作過(guò)程中的舒適度要求。操縱棒的桿體設計采用了可無(wú)極伸縮式，航天員可以根據現場(chǎng)條件在一定范圍內任意調整操縱棒的長(cháng)度。同時(shí)，桿體采用的高強度碳纖維材料，手感舒適，外觀(guān)光澤，極具美感。
儀表照明分系統軟件
捕捉“太空奇跡”的高新配置
儀表照明分系統的綜合顯示單元人機交互設備和發(fā)聲單元的配套軟件，通過(guò)內總線(xiàn)接收并顯示飛船的重要事件信息，向航天員通報順序飛行事件、緊急事件、進(jìn)出站事件等顯示信息和語(yǔ)音提示，并對特別重要的警示信息進(jìn)行多重語(yǔ)音提示或突出顯示，以確保航天員在軌期間能快速掌握返回艙內外信息。
儀表照明分系統的手控左面板單元和右面板單元、編碼指令版、手控右艙壁等設備配套的軟件產(chǎn)品向航天員提供必要的操作及控制飛船的相關(guān)顯示界面，能夠高可靠、高實(shí)時(shí)地刷新顯示重要參數，實(shí)時(shí)響應航天員在軌操作指令，并對異常狀態(tài)進(jìn)行有效提示。
儀表與照明分系統的軟件產(chǎn)品具備極強的實(shí)時(shí)性和極高的可靠性，以保證各類(lèi)故障能夠被及時(shí)發(fā)現并得到妥善處理，對故障狀態(tài)既不漏報、也不錯報，以滿(mǎn)足航天員在軌執行任務(wù)期間的各類(lèi)使用場(chǎng)景，為航天員提供全方位保障，確保航天員順利執行在軌操作，完成在軌任務(wù)。
責任編輯：王旭偉
