5月30日，由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的神舟十六號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，我國(guó)空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次載人發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。
神舟系列載人飛船作為我國(guó)唯一的天地往返載人航天器，是我國(guó)對(duì)可靠性、安全性要求最為嚴(yán)苛的航天器。在此次任務(wù)中，五院精心打造的眾多分系統(tǒng)各司其職，匠心打磨的眾多產(chǎn)品默默護(hù)航。下面，讓我們一覽部分代表性技術(shù)和產(chǎn)品的風(fēng)采。
打造“戎裝”自動(dòng)化生產(chǎn)線
熱控多層好比神舟十六號(hào)的“太空出征服”，被安裝在航天器及艙外設(shè)備表面，猶如衣服一樣確保航天器在太空運(yùn)行過(guò)程中處于正常工作溫度，降低高低溫交變環(huán)境對(duì)航天器的影響，對(duì)航天器在軌穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
隨著空間站應(yīng)用與發(fā)展階段拉開(kāi)序幕，載人飛船研制周期縮短至1年發(fā)射2艘，熱控多層制作數(shù)量和難度急劇增加。面對(duì)高密度、高強(qiáng)度的研制任務(wù)，五院總裝與環(huán)境工程部開(kāi)發(fā)出熱控多層自動(dòng)化生產(chǎn)線，突破了基于超輕超薄/彈性網(wǎng)狀材料的航天器熱控多層集成制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了熱控多層的批量數(shù)字化設(shè)計(jì)和自動(dòng)化制造，顛覆了傳統(tǒng)定制式單件手工制作模式，熱控多層的制造效率和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)跨越式提升。
熱控多層自動(dòng)化生產(chǎn)線由鋪縫一體設(shè)備、多功能數(shù)控裁床、接地組件量化鉚接設(shè)備等串聯(lián)而成。飛船的“太空出征服”蓬松輕薄，由輕質(zhì)薄膜和高伸縮網(wǎng)狀材料組成，“鋪設(shè)”過(guò)程中，容易出現(xiàn)褶皺、多層疊放不易精準(zhǔn)重合等難題，鋪縫一體設(shè)備的鋪設(shè)模塊能輕松有效解決這些問(wèn)題，還實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守的自動(dòng)鋪設(shè)。飛船的“太空出征服”有多個(gè)部分、多種形狀，“縫制”過(guò)程中，裁剪后容易開(kāi)散。縫制模塊通過(guò)對(duì)熱控多層內(nèi)部進(jìn)行仿外輪廓形狀縫制，有效避免了熱控多層裁剪后的開(kāi)散問(wèn)題，縫制效率為傳統(tǒng)手工縫制效率的6-7倍，縫制精度提升10倍。多功能數(shù)控裁床通過(guò)多種刀頭的合理組合，實(shí)現(xiàn)熱控多層自動(dòng)連續(xù)精確裁剪，裁剪精度優(yōu)于指標(biāo)要求，裁剪效率提升5倍，同時(shí)，可將其拓展應(yīng)用至載人飛船內(nèi)裝飾、熱控泡沫、加熱被和各類絕緣膜的畫(huà)線、裁剪及沖孔等制作過(guò)程中。
“太空天路”全新升級(jí)
五院西安分院為神舟十六號(hào)研制的升級(jí)版中繼終端、儀表控制器應(yīng)用軟件、天線網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為神舟十六號(hào)航天員乘組遨游“天宮”全程護(hù)航。
本次發(fā)射的神舟十六號(hào)載人飛船，將繼續(xù)通過(guò)中繼終端搭建的“太空天路”，實(shí)現(xiàn)飛船與地面通信的暢通無(wú)阻，確保地面測(cè)試人員實(shí)時(shí)掌握飛船的飛行狀態(tài)。與以往的空間站飛行器不同的是，神舟十六號(hào)上采用了具備三大優(yōu)勢(shì)的升級(jí)版中繼終端：集成程度更高，通過(guò)工藝技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)行了小型化、集成化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)升級(jí)版產(chǎn)品從接近36公斤減重至27公斤；處理能力更強(qiáng)，從處理一項(xiàng)工作需要依靠產(chǎn)品中的幾個(gè)芯片共同完成，到現(xiàn)在僅需一個(gè)芯片便可輕松應(yīng)對(duì)同一項(xiàng)工作；國(guó)產(chǎn)化率更高，大幅提升了國(guó)產(chǎn)化元器件的使用，升級(jí)后的中繼終端元器件國(guó)產(chǎn)化率目前已超95%。
除了升級(jí)版中繼終端，西安分院承研的其他產(chǎn)品也起到了重要作用：儀表控制器應(yīng)用軟件如同空間站的智慧隨身“秘書(shū)”，能將神舟十六號(hào)載人飛船上所有分系統(tǒng)的參數(shù)內(nèi)容化繁為簡(jiǎn)，采用獨(dú)特的圖形顯示技術(shù)，通過(guò)文字、圖形、動(dòng)畫(huà)的方式，顯示飛船軌跡、姿態(tài)、飛行狀態(tài)以及各分系統(tǒng)信息，讓航天員直接實(shí)現(xiàn)交互和操作。天線網(wǎng)絡(luò)雖然“身板小”，但是能為飛船上10余副天線提供信號(hào)通路。如果將神舟十六號(hào)載人飛船的天線信號(hào)通路系統(tǒng)比作鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，那么一路路信號(hào)就是火車，天線網(wǎng)絡(luò)更像是火車軌道和火車站調(diào)換軌道的道扳，天線的信號(hào)接收和發(fā)送都是通過(guò)天線網(wǎng)絡(luò)為其提供信號(hào)通路的。
多樣產(chǎn)品齊保障
五院510所承擔(dān)研制了結(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)中的40余臺(tái)套產(chǎn)品，這些設(shè)備與飛船在軌正常工作及航天員的生命安全都息息相關(guān)。
艙門(mén)快速檢漏儀能夠檢測(cè)神舟飛船的艙門(mén)是否達(dá)到了密封狀態(tài)，它通過(guò)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(mén)是否關(guān)閉完好，為航天員艙內(nèi)活動(dòng)提供堅(jiān)實(shí)的安全保障。
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，還能為交會(huì)對(duì)接提供攝像輔助照明，載人飛船進(jìn)入地球陰影區(qū)時(shí)，航天員在艙內(nèi)仍可以正確判讀儀表數(shù)據(jù)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)指令。
艙內(nèi)顯控、語(yǔ)音、手控設(shè)備種類豐富，提供飛船運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)顯示、語(yǔ)音播報(bào)、控制界面等，為航天員操控神舟飛船提供多樣支持。
儀表板作為飛船儀表設(shè)備的承重部件，通過(guò)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，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)，保護(hù)儀器設(shè)備的穩(wěn)定和安全。
操縱棒能夠解決發(fā)射過(guò)程中，航天員身體被束縛而不能前傾以操作儀表的難題。操縱棒桿體設(shè)計(jì)為可無(wú)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(zhǎng)度，滿足儀表設(shè)備操作的需求。
計(jì)量力量護(hù)航“神舟”
五院514所積極推進(jìn)計(jì)量保障融入型號(hào)全生命周期，為宇航型號(hào)任務(wù)保駕護(hù)航。此次任務(wù)中，計(jì)量測(cè)試團(tuán)隊(duì)圓滿完成了綜合基帶設(shè)備、變頻器、頻譜儀、電源以及供配電地面測(cè)試設(shè)備的計(jì)量保障工作。
神舟十六號(hào)留場(chǎng)設(shè)備周期計(jì)量涉及電學(xué)、無(wú)線電、專測(cè)等多個(gè)計(jì)量專業(yè)，計(jì)量測(cè)試團(tuán)隊(duì)結(jié)合專業(yè)能力和留場(chǎng)設(shè)備特點(diǎn)，抽調(diào)骨干計(jì)量技術(shù)人員前往酒泉執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量保障任務(wù)。他們憑借過(guò)硬的測(cè)試技術(shù)，不斷優(yōu)化計(jì)量保障流程，研究設(shè)備測(cè)試方案，以精準(zhǔn)計(jì)量為空間站任務(wù)及相關(guān)測(cè)量設(shè)備性能提供了準(zhǔn)確可靠的統(tǒng)一量值和數(shù)據(jù)支撐。
此外，514所測(cè)試產(chǎn)品研制團(tuán)隊(duì)致力于推進(jìn)實(shí)現(xiàn)宇航型號(hào)測(cè)試產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，通過(guò)建立規(guī)范、統(tǒng)一、可復(fù)用的模塊化硬件電路庫(kù)和嵌入式軟件庫(kù)以及采用標(biāo)準(zhǔn)接口等方式，克服了宇航型號(hào)測(cè)試產(chǎn)品研發(fā)面臨的難點(diǎn)。由測(cè)試產(chǎn)品研制團(tuán)隊(duì)研制而成的供配電地面測(cè)試系統(tǒng)及配套電纜、音頻編解碼設(shè)備、綜合測(cè)試數(shù)管地面設(shè)備，已相繼應(yīng)用于空間站任務(wù)多個(gè)相關(guān)型號(hào)，本次又成功應(yīng)用于神舟十六號(hào)載人飛船。
伴隨著514所做出的各項(xiàng)科研保障，在中國(guó)空間站完成建造，進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展階段的基礎(chǔ)上，神州十六號(hào)在該階段的首次載人飛行任務(wù)有何特點(diǎn)？
中國(guó)空間站新階段首艘載人飛船
神舟十六號(hào)載人飛船是中國(guó)空間站應(yīng)用與發(fā)展新階段的首發(fā)載人飛船，也是中國(guó)開(kāi)展的第11次載人航天飛行任務(wù)。作為航天員實(shí)現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，神舟系列載人飛船由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成，是中國(guó)可靠性、安全性要求最嚴(yán)苛的航天器。
面對(duì)空間站任務(wù)每年2艘載人飛船的發(fā)射密度，神舟飛船采取了組批研制生產(chǎn)模式。神舟十二號(hào)至神舟十五號(hào)這4艘是中國(guó)首批批產(chǎn)的神舟飛船，神舟十六號(hào)飛船則是新一批次載人飛船的首發(fā)船。與之前發(fā)射的飛船相比，新批次載人飛船整體設(shè)計(jì)方案和技術(shù)狀態(tài)保持穩(wěn)定，可靠性、舒適型、安全性等方面得到進(jìn)一步提升。
中國(guó)空間站首迎航天飛行工程師和載荷專家
神舟十六號(hào)航天員乘組由1名首批航天員和2名第三批航天員組成，首次包含航天駕駛員、航天飛行工程師、載荷專家3個(gè)航天員類型，中國(guó)空間站首次迎來(lái)航天飛行工程師和載荷專家。
其中，航天駕駛員景海鵬和航天飛行工程師朱楊柱主要負(fù)責(zé)直接操縱、管理航天器，以及開(kāi)展相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)；載荷專家桂海潮是北京航空航天大學(xué)的一名教授，主要負(fù)責(zé)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷的在軌操作，在科學(xué)、航天工程等領(lǐng)域受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練且具有豐富操作經(jīng)驗(yàn)。
值得一提的是，指令長(zhǎng)景海鵬先后參加過(guò)神舟七號(hào)、九號(hào)、十一號(hào)載人飛行任務(wù)，此次任務(wù)是他的第四次飛天之旅，創(chuàng)造了中國(guó)人飛天次數(shù)最高紀(jì)錄。同時(shí)，神舟十六號(hào)任務(wù)也是第三批航天員首次執(zhí)行飛行任務(wù)。
神舟飛船首次與空間站“T”構(gòu)型徑向交會(huì)對(duì)接
由于神舟十五號(hào)載人飛船已經(jīng)對(duì)接于中國(guó)空間站的前向?qū)涌冢裰凼?hào)載人飛船入軌后，將采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，對(duì)接于天和核心艙徑向端口，這是空間站三艙“T”字構(gòu)型下實(shí)施的首次徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)。
此前，神舟十三號(hào)和神舟十四號(hào)載人飛船已經(jīng)實(shí)施過(guò)徑向交會(huì)對(duì)接，但相比之前的兩次任務(wù)，神舟十六號(hào)飛船的交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，“T”字構(gòu)型的空間站組合體質(zhì)量更大、尺寸更大，給交會(huì)對(duì)接帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。專家表示，科研團(tuán)隊(duì)早在空間站在軌建設(shè)時(shí)就已經(jīng)考慮到這些情況，并開(kāi)展大量地面仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了充分驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)對(duì)這次徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)充滿信心。
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