“神十五”上的“蘭州元素”

　　原標(biāo)題：“神十五”上的“蘭州元素”

微重力水平開關(guān)

艙內(nèi)燈

艙門快速檢漏儀

儀表板及儀表產(chǎn)品

　　中國甘肅網(wǎng)11月30日訊 據(jù)蘭州晚報(bào)報(bào)道（記者 何燕）昨晚，航天員費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸3名航天員搭乘神舟十五號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)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510所）承擔(dān)了結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、熱控、測(cè)控、儀表與照明、環(huán)控生保等5個(gè)重要分系統(tǒng)中43臺(tái)套產(chǎn)品的研發(fā)制造。

　　艙門快速檢漏儀

　　守護(hù)航天員的出艙路

　　與空間站順利對(duì)接后，航天員要從神舟十五號(hào)飛船進(jìn)入空間站，其間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng)，都需要打開和關(guān)閉艙門。維持航天員在艙內(nèi)生存的氣體絕對(duì)不能泄露，艙門是否密封良好具有決定性作用，因此精準(zhǔn)快速檢測(cè)艙門的密封性至關(guān)重要。艙門檢漏儀的作用就是檢測(cè)神舟飛船的艙門是否達(dá)到了密封狀態(tài)，它通過內(nèi)部的核心傳感系統(tǒng)，感受壓力和溫度的變化，在很短的時(shí)間內(nèi)判斷艙門是否關(guān)閉完好，并向航天員提供“艙門已關(guān)好，可以脫航天服”的指令。

　　早期的神舟飛船是整艙加壓，通過檢測(cè)整艙艙壓變化來判斷艙門的密封性，這種方法雖準(zhǔn)確、可靠，但耗時(shí)長。510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)神舟飛船艙門和對(duì)接面的快速、準(zhǔn)確檢漏，填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。

　　目前，510所已完成艙門快速檢漏儀的產(chǎn)品化工作，形成了固定式和便攜式，并具有豐富氣路和數(shù)據(jù)接口的型譜化產(chǎn)品，在具有相似環(huán)境的門體或腔體的密封檢測(cè)領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　艙內(nèi)/外照明設(shè)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)過地球陰影區(qū)，經(jīng)歷長時(shí)間的黑暗，因此在與空間站“太空牽手”時(shí)的照明問題就非常重要。510所研制的載人飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備，不僅為航天員提供了艙內(nèi)工作、生活照明，也為載人飛船與空間站在陰影區(qū)的交會(huì)對(duì)接提供了攝像輔助照明。

　　為滿足空間復(fù)雜環(huán)境要求，“神十五“艙內(nèi)照明設(shè)備（近距離泛光照明）和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備（遠(yuǎn)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(wěn)定性高，但受發(fā)光材料性能限制，對(duì)高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感。因此，510所研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了長期大量的技術(shù)攻關(guān)，最終解決了溫度問題。在空間環(huán)境適應(yīng)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(duì)產(chǎn)品壽命及可靠性的影響，研制團(tuán)隊(duì)先后突破了空間二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、在軌抗特殊空間環(huán)境設(shè)計(jì)、敏感器件抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)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(shì)，還可應(yīng)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，也可以滿足礦場(chǎng)、輪船等復(fù)雜工業(yè)環(huán)境的特殊需求。

　　顯控、語音、手控儀表

　　把控“遠(yuǎn)渡宇宙”航向

　　作為我國載人航天器儀表設(shè)備主要承制單位，510所為神舟系列載人飛船提供了種類豐富的艙內(nèi)顯控、語音、手控等設(shè)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(shè)備分別作為飛船終端顯示儀表、終端語音儀表、手控終端儀表和終端控制儀表，為航天員提供了飛船運(yùn)行過程中的參數(shù)顯示、語音播報(bào)、運(yùn)動(dòng)控制指令發(fā)送等。在飛船飛行期間，航天員著航天服處于被束縛狀態(tài)時(shí)，手控右艙壁單元和開關(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(duì)神舟飛船任務(wù)要求，510所在以上儀表產(chǎn)品中應(yīng)用了具備高可靠性和高安全性的處理器平臺(tái)，突破了多項(xiàng)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(tǒng)在復(fù)雜宇宙射線和高速粒子條件下正常工作。

　　國際救援示位標(biāo)、微波重力水平開關(guān)

　　指引航天員回家路

　　神舟飛船在軌任務(wù)結(jié)束后，返回艙將帶著航天員和下行貨物“回家”，如何快速準(zhǔn)確地找到返回艙，直接決定著整個(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(biāo)和微波重力水平開關(guān)等產(chǎn)品。

　　國際救援示位標(biāo)集定位信息獲取、數(shù)據(jù)處理、編碼調(diào)制發(fā)射于一體，具有高定位準(zhǔn)確性，可實(shí)現(xiàn)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(biāo)會(huì)發(fā)射無線電“信標(biāo)”信號(hào)，猶如大海中明亮的“燈塔”指引著方向。這種信標(biāo)信號(hào)符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)，能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)所識(shí)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關(guān)從神舟七號(hào)飛船開始，就成功應(yīng)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(duì)水平面較高的一路天線，同時(shí)斷開另外一路。與此前的單刀雙擲汞開關(guān)相比，微波重力水平開關(guān)采用了更為先進(jìn)可靠的電控技術(shù)，通過測(cè)量天線敏感軸的重力分量，來表征天線敏感軸與水平面的夾角，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換通信天線方向，技術(shù)指標(biāo)、安全性和可靠性均有優(yōu)勢(shì)。

　　儀表板減振器

　　保持儀表穩(wěn)定的必備神器

　　儀表板作為飛船儀表設(shè)備的承重部件，其框架式構(gòu)型就如同一個(gè)“家”一樣，不僅為儀表顯示設(shè)備和主要手控設(shè)備這些“兄弟姐妹”提供獨(dú)立的“私密空間”，而且為它們提供了準(zhǔn)確可靠的安裝接口。這個(gè)“家”通過四個(gè)金屬橡膠減振器實(shí)現(xiàn)與飛船艙壁的可靠聯(lián)接，它們結(jié)構(gòu)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(wèi)士”。在飛船發(fā)射、飛行和返回過程中遇到巨大的振動(dòng)、沖擊等情況時(shí)，這些“軟甲衛(wèi)士”能夠?yàn)轱w船上的儀器設(shè)備提供必要的力學(xué)工作環(huán)境。

　　同時(shí)，在飛船發(fā)射和返回過程中，航天員的身體被牢牢束縛在座椅上，無法操作儀表板上各個(gè)設(shè)備，為解決這一難題，操縱棒應(yīng)運(yùn)而生。操縱棒的把手是根據(jù)航天員手掌正常抓握狀態(tài)進(jìn)行賦型設(shè)計(jì)的，外部輪廓曲面完美貼合航天員掌心，極大滿足航天員操作過程中的舒適度要求。操縱棒的桿體設(shè)計(jì)采用了可無極伸縮式，航天員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整操縱棒的長度。同時(shí)，桿體采用的高強(qiáng)度碳纖維材料，手感舒適，外觀光澤，極具美感。

　　儀表照明分系統(tǒng)軟件

　　捕捉“太空奇跡”的高新配置

　　儀表照明分系統(tǒng)的綜合顯示單元人機(jī)交互設(shè)備和發(fā)聲單元的配套軟件，通過內(nèi)總線接收并顯示飛船的重要事件信息，向航天員通報(bào)順序飛行事件、緊急事件、進(jìn)出站事件等顯示信息和語音提示，并對(duì)特別重要的警示信息進(jìn)行多重語音提示或突出顯示，以確保航天員在軌期間能快速掌握返回艙內(nèi)外信息。

　　儀表照明分系統(tǒng)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(shè)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(shù)，實(shí)時(shí)響應(yīng)航天員在軌操作指令，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行有效提示。

　　儀表與照明分系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品具備極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和極高的可靠性，以保證各類故障能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到妥善處理，對(duì)故障狀態(tài)既不漏報(bào)、也不錯(cuò)報(bào)，以滿足航天員在軌執(zhí)行任務(wù)期間的各類使用場(chǎng)景，為航天員提供全方位保障，確保航天員順利執(zhí)行在軌操作，完成在軌任務(wù)。（510所供圖）