“神十一”上的蘭州造

　　510所研制生產(chǎn)飛船5個(gè)系統43臺套產(chǎn)品

　　大西北網(wǎng)10月18日訊      10月17日，神舟十一號飛船發(fā)射成功，在這艘肩負著(zhù)特殊任務(wù)的飛船上，凝聚著(zhù)來(lái)自蘭州空間技術(shù)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)510所）的科研人員辛勤的汗水，飛船上結構與機構、熱控、測控、儀表與照明及環(huán)空生保這5個(gè)分系統的43臺套產(chǎn)品是由他們研制和生產(chǎn)的，這些設備起到保障飛船在軌的正常運行和宇航員生命安全等重要作用。

　　艙門(mén)檢漏保障宇航員生命安全

　　2016年對于我國載人航天事業(yè)來(lái)說(shuō)是極為重要的一年，按照載人航天的規劃，除了已經(jīng)發(fā)射成功的空間實(shí)驗室、神舟十一號飛船之外，未來(lái)還將發(fā)射貨運飛船，新一批航天員又將隨飛船升空，完成萬(wàn)眾矚目的載人航天任務(wù)。在載人航天工程中，航天員要在太空飛行多天，期間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng)，都需要打開(kāi)和關(guān)閉艙門(mén)。航天員在艙內要生存，維持其正常生活的氣體不能泄漏，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)檢漏儀作用就是檢測飛行器艙門(mén)是否關(guān)好達到密封狀態(tài)，因為在太空環(huán)境中一旦艙門(mén)沒(méi)有關(guān)好，而航天員在艙內脫下航天服后果將非常嚴重。怎樣才能確定艙門(mén)關(guān)閉嚴密呢？艙門(mén)檢漏儀就應運而生了，它像一個(gè)反應靈敏的“安全衛士”，通過(guò)內部的傳感裝置，感受壓力和溫度的變化，在短短幾分鐘之內判斷出艙門(mén)是否關(guān)閉完好，并向航天員發(fā)送出“艙門(mén)關(guān)閉好了，可以脫下航天服”這樣的確認信息。

　　早期的飛船采用整艙加壓，監測艙壓變化來(lái)檢測艙門(mén)的密封性，這種方法準確、可靠，但耗時(shí)較長(cháng)。對于早期無(wú)人飛船任務(wù)影響不大，對后續載人飛船分秒必爭的航天員空間試驗任務(wù)來(lái)說(shuō)影響較大，會(huì )浪費大量時(shí)間，迫切需要改進(jìn)檢測手段，縮短檢測時(shí)間。510所宇航機電產(chǎn)品事業(yè)部研發(fā)的艙門(mén)快速檢漏儀正是在這一背景下研發(fā)成功，實(shí)現了對艙門(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，艙門(mén)快速檢漏儀已成為載人航天飛行器的“標配”設備，為航天員艙內活動(dòng)提供堅實(shí)的安全保障，可以說(shuō)艙門(mén)快速檢漏儀就是航天員生命的保障者。

　　未來(lái)幾年，我國將在太空中建成自己的空間站，510所艙門(mén)快速檢漏儀在載人飛船上的成功應用為空間站等后續航天器艙門(mén)和各種對接密封面檢測積累了經(jīng)驗，奠定了基礎，510所的艙門(mén)檢漏儀將繼續在我國未來(lái)發(fā)射的航天飛行器上發(fā)揮“門(mén)神”的作用，為載人航天飛行器保駕護航。

　　為神舟儀表制作“救生衣”

　　隨著(zhù)神舟系列飛船和天宮空間實(shí)驗室的成功發(fā)射，我國掌握了天地往返、航天員出艙和空間交會(huì )對接三大關(guān)鍵航天技術(shù)。大家也許能從電視的轉播畫(huà)面上看到，神舟十一號飛船上有著(zhù)數量眾多的儀表，這些儀表都要求非常精密和精確，不能出一絲一毫的問(wèn)題，否則后果就不堪設想。

　　但是在飛船發(fā)射的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生巨大的振動(dòng)，那么是什么保證這些儀表不受這巨大振動(dòng)的影響的？這就要說(shuō)一說(shuō)由510所科研人員研制的神舟系列飛船儀表板減振器了。

　　神舟十一號飛船上儀表類(lèi)器件通過(guò)液晶屏和航天員完成人機交互工作，作為高精科技代表的儀表類(lèi)器件往往比較脆弱，而發(fā)射過(guò)程中火箭的瞬時(shí)加速會(huì )引起飛船艙內設備的劇烈振動(dòng)，如果無(wú)法很好的隔離、衰減發(fā)射時(shí)的沖擊振動(dòng)，很可能導致飛船儀表?yè)p壞、飛行任務(wù)失敗。此時(shí)，神舟系列飛船儀表板減振器肩負起了為整個(gè)飛船儀表減振的重任，安裝在儀表板四個(gè)安裝點(diǎn)上的金屬橡膠減振器將儀表和船體隔離了開(kāi)來(lái)，并通過(guò)振動(dòng)過(guò)程中金屬絲之間不斷互相摩擦消耗了大量能量，這部分能量最終變成熱能消失在了周?chē)橘|(zhì)中。金屬橡膠減振器完美扮演了神舟飛船儀表類(lèi)器件“救生衣”的角色、確保了歷次飛行任務(wù)的圓滿(mǎn)成功。

　　值得一提的是，這種金屬橡膠減振器不但運用在了神舟系列飛船上，通過(guò)510所科研人員的改進(jìn)和研究，改型金屬橡膠減振器成功的在火車(chē)上應用，與同類(lèi)型產(chǎn)品相比，改型金屬橡膠減振器耐高低溫、耐腐蝕、抗老化、承載能力強、減振性能好，同時(shí)讓機車(chē)行駛起來(lái)更加平穩，而且大大地降低了車(chē)輛的振動(dòng)和噪聲，為坐車(chē)的旅客提供了更舒適的環(huán)境。目前，該成果先后在柴油機車(chē)的氣缸冷卻水接頭密封、核分離輸送管道密封、鐵路牽引機減振、斯特林制冷機整體減振、紅外相機整體減振、“探索”衛星紅外地平儀減振、返回艙通氣閥減振、艙門(mén)快速檢漏儀上高精傳感器減振、導彈發(fā)射減振、離子電推進(jìn)系統推力環(huán)減振、慣導隔振穩定平臺等項目上成功應用。

　　此外，510所還設計了手持操縱棒來(lái)方便航天員操作儀表控制飛船。也許有人會(huì )問(wèn)，為什么要用操縱棒呢？這是因為，航天員穿著(zhù)航天服束縛在座椅時(shí)，座椅和儀表板之間的相對距離超過(guò)航天員手臂的可達范圍。為航天員配備操縱棒，以便航天員對儀表板上的部分開(kāi)關(guān)及按鈕進(jìn)行操作。別看只是小小一根操縱棒，卻有很高的科技含量。操縱棒握持部分充分考慮航天員手掌抓握時(shí)人機工效學(xué)效果，滿(mǎn)足抓握時(shí)飽滿(mǎn)度和舒適度要求。操縱棒桿端部分為可伸縮設計，航天員可以根據操作過(guò)程中與儀表板的實(shí)際距離調節操縱棒長(cháng)度。在使用過(guò)程中，操縱棒可以調教長(cháng)度，類(lèi)似套筒設計，內部位螺紋，外部為滾花設計，為航天員旋轉該部件時(shí)提供足夠的摩擦力。操縱棒頂端設計一硅橡膠頭，可有效緩沖航天員使用操縱棒點(diǎn)擊儀表板上按鈕時(shí)操縱棒和儀表板按鈕之間的作用力?？梢?jiàn)操縱棒雖小，但其設計充分考慮了人機工效、作用力形式等要素。點(diǎn)亮神舟飛天之路

　　神舟十一號載人飛船在浩瀚的宇宙遨游過(guò)程中，會(huì )周期性經(jīng)過(guò)地球陰影區，此時(shí)就會(huì )經(jīng)歷很長(cháng)時(shí)間的黑暗，影響在軌任務(wù)的順利完成，此外，此次神舟十一號還將與天宮二號實(shí)施交會(huì )對接，從而使宇航員由神舟十一號進(jìn)入天宮二號開(kāi)展一系列工作和空間實(shí)驗。但是由于太空中的特殊環(huán)境，在交會(huì )對接中照明問(wèn)題就顯得非常關(guān)鍵。航天510所承擔飛船艙內照明設備和交會(huì )對接照明設備研制任務(wù)，不僅為航天員提供了艙內工作、生活照明，還為載人飛船與空間實(shí)驗室在陰影區的交會(huì )對接提供了攝像輔助照明。

　　看到這里大家可能會(huì )問(wèn)，宇宙空間中環(huán)境那么惡劣，咱們平常使用的照明光源能行嗎？沒(méi)錯。如果直接采用咱們生活中常用的白熾燈、節能燈的話(huà)，估計在飛船上還沒(méi)用幾天就熄火了。那么，飛船上究竟采用了什么樣的光源呢？其實(shí)神舟十一號載人飛船艙內照明設備（近距離泛光照明）和交會(huì )對接照明設備（遠距離投光照明）均采用了現有民用市場(chǎng)上大量的LED光源，也就是固態(tài)照明光源。采用LED作為空間照明光源的優(yōu)勢有很多，比如耐沖擊、抗振動(dòng)、體積小、功耗低等。這些特點(diǎn)使LED非常適合在航空、航天等條件苛刻的環(huán)境中使用。那么，LED真的就那么完美嗎？答案當然是否定的，LED由于受限于發(fā)光材料的性能，對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感，所以為了解決這個(gè)應用難題，510所照明研制團隊在十幾年前就開(kāi)始了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

　　在軌長(cháng)時(shí)間工作溫度高，就得想辦法給設備降降溫；在軌長(cháng)時(shí)間儲存溫度低，則又必須想辦法給設備加加熱。這兩種情況看似矛盾，不過(guò)最終還是被研制組經(jīng)過(guò)刻苦的科研攻關(guān)逐個(gè)拿下。另一個(gè)設計難點(diǎn)主要集中在照明設備的空間環(huán)境適應性上，為降低空間特殊環(huán)境（包括紫外輻照、總劑量輻照、原子氧等）對產(chǎn)品可靠性及壽命的影響，研制團隊先后突破了空間用二次光學(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)難點(diǎn)。載人飛船有了艙內照明設備和交會(huì )對接照明設備后，當飛船進(jìn)入地球陰影區時(shí)，航天員在艙內仍然可以正確判讀儀表，手動(dòng)操作各種開(kāi)關(guān)，也不會(huì )誤打誤撞了，飛船與空間實(shí)驗室交會(huì )對接也多了一份成功的保障。

　　其實(shí)從神舟七號開(kāi)始，飛船上的照明燈和照明電源就由510所研制。通過(guò)多年的科技攻關(guān)，510所在這方面的技術(shù)已經(jīng)處于全國領(lǐng)先水平。據了解，神舟十一號飛船以后發(fā)射飛行器的所有宇航照明（除空間站機械臂上的照明外），包括未來(lái)將要發(fā)射的貨運飛船，以及空間站的三艙（實(shí)驗一艙、實(shí)驗二艙、核心艙）的照明和照明驅動(dòng)均是由510所負責研制。