510所為神舟十二號保駕護航

2021年6月17日上午9時22分，我國為空間站項目研制的神舟十二號載人飛船搭載聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功起航，向著太空進發(fā)，將我國航天員送往中國人在太空中的“新家”。在神舟十二號飛船任務中，中國航天科技集團有限公司五院510所（以下簡稱“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個重要分系統(tǒng)中共計43臺套產(chǎn)品。這些設備與飛船在軌正常工作及航天員的生命安全都息息相關。

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艙門快速檢漏儀保障出艙安全

在空間站任務中，航天員要從神舟十二號飛船進入到空間站核心艙，期間要經(jīng)歷多次穿艙活動，都需要打開和關閉艙門。維持航天員在艙內(nèi)生存的氣體絕對不能泄漏，艙門是否密封良好具有決定性作用，因此精準快速檢測艙門的密封性至關重要。艙門檢漏儀的作用就是檢測“神舟”飛船的艙門是否達到了密封狀態(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，在很短的時間內(nèi)判斷艙門是否關閉完好，并提示航天員“艙門已關好，可以脫航天服”。

早期的“神舟”飛船是整艙加壓，通過檢測整艙艙壓變化來判斷艙門的密封性，這種方法雖準確、可靠，但缺點是耗時長。510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀正是在這一背景下進行改進的，實現(xiàn)了對“神舟”飛船艙門和對接面的快速、準確檢漏，填補了國內(nèi)在該領域的空白。目前，艙門快速檢漏儀已經(jīng)成為載人航天器的“必需品”，為航天員艙內(nèi)活動提供堅實的安全保障，為載人航天器保駕護航。

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艙內(nèi)艙外照明點亮“神舟”飛天路

神舟十二號載人飛船將會與空間站實施交會對接，航天員進入空間站生活和工作。由于空間站在軌飛行會周期性經(jīng)過地球陰影區(qū)，經(jīng)歷很長時間的黑暗，因此在交會對接中照明問題就非常重要。510所承擔了載人飛船艙內(nèi)照明設備和交會對接照明設備研制任務，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)的交會對接提供了攝像輔助照明。

為了滿足空間復雜惡劣環(huán)境要求，神舟十二號飛船艙內(nèi)照明設備（近距離泛光照明）和交會對接照明設備（遠距離透光照明）采用了先進的固態(tài)照明光源。這種光源的優(yōu)點是耐沖擊、抗振動、功耗低、穩(wěn)定性高，但受限于發(fā)光材料的性能，固態(tài)照明對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感，為此，510所研制團隊進行了長期大量的技術攻關，最終解決了溫度問題。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系統(tǒng)設計、在軌抗特殊空間環(huán)境設計、敏感器件抗力學環(huán)境設計等技術難題。

載人飛船進入地球陰影區(qū)時，航天員在艙內(nèi)仍可以正確判讀儀表數(shù)據(jù)、手動開關指令，為交會對接的成功更添一份保障。

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用顯控、語音、手控儀表操控飛船

510所作為我國載人航天器儀表設備主要承制單位，為我國“神舟”系列載人飛船提供了種類豐富的艙內(nèi)顯控、語音、手控設備。

綜合顯示單元和時間單元作為飛船終端顯示儀表，為航天員提供飛船運行過程中各分系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)、事件、AD采集數(shù)據(jù)、時間信息等內(nèi)容的顯示，并配備緊急事件燈窗進行輔助顯示。發(fā)聲單元作為飛船終端語音儀表，為航天員提供飛船運行過程中重要事件和飛行計劃的提示以及各類報警信息的語音播報。手控左/右面板單元作為飛船手控終端儀表，為航天員提供飛行期間手控控制GNC的專用控制面板，支持手動運動控制指令的發(fā)送。編碼指令設備作為飛船終端控制儀表，為航天員提供必要的操縱、控制飛船的人機界面，支持手控指令集控制數(shù)據(jù)的輸入。手控右艙壁單元和開關指令板在飛船飛行期間航天員著航天服被束縛狀態(tài)時，為其提供必要的操控界面，并具備聲、光反饋功能。

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定位搜救飛船返回艙

“神舟”飛船在執(zhí)行與空間站交會對接任務后，返回艙將帶著航天員和下行貨物“回家”。如何能夠快速而準確找到返回艙，直接決定著整個任務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關等產(chǎn)品。

國際救援示位標集定位信息獲取、數(shù)據(jù)處理、編碼調(diào)制發(fā)射于一體，具有高定位準確性，可實現(xiàn)緊急狀態(tài)下救援的可靠性和實效性。返回艙落地后，國際救援示位標會發(fā)射無線電信標信號，猶如大海中明亮的燈塔指引著方向。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(wèi)星搜救系統(tǒng)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關從“神舟七號”飛船開始，就成功應用到“神舟”系列飛船和“嫦娥探月”等各類型號任務中。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，需要自動接通相對水平面較高的一路天線，同時斷開另外一路。比起“神舟”系列飛船早期使用的、有可能污染飛船并危害航天員健康的進口單刀雙擲汞開關，微波重力水平開關采用的是更為先進可靠的電控技術，通過測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，實現(xiàn)自動切換通信天線方向，技術指標和安全性、可靠性均優(yōu)于進口的汞開關。

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儀表板減振器保障儀表設備穩(wěn)定可靠

儀表板作為飛船儀表設備的承重部件，它的整體框架式構型就如同一個“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“家”通過四個金屬橡膠減振器實現(xiàn)與飛船艙壁的可靠聯(lián)接，四個金屬橡膠減振器就像四個“忠誠的軟甲衛(wèi)士”，結構上既有金屬的固有特性，又有橡膠的彈性。在飛船發(fā)射、飛行和返回過程中遇到巨大的振動、沖擊等情況時，能夠為飛船上的儀器設備提供必要的力學工作環(huán)境，例如在發(fā)射、返回過程中保證設備生存，在飛行過程中改善儀表板上設備的力學工作環(huán)境。

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操縱棒是航天員手臂的延長器

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，身體不能前傾以完成對儀表板上各種設備的操作，為解決這一難題，操縱棒應運而生。

操縱棒把手是根據(jù)航天員手掌正常抓握狀態(tài)進行賦型設計的，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。操縱棒桿體設計為可無極伸縮式，航天員可以根據(jù)現(xiàn)場條件在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整操縱棒的長度。同時桿體采用高強度碳纖維材料，比強度高，手感舒適，外觀光澤，極具美感。神舟十二號載人飛船發(fā)射成功后，搭載的航天員將成為天和核心艙首批“入住人員”，并在軌駐留三個月，開展艙外維修維護、設備更換、科學應用載荷等一系列工作。在后續(xù)載人航天任務中，510所人也將繼續(xù)不辱使命、拼搏向前，為實現(xiàn)航天強國夢貢獻自己的智慧力量。

蘭州日報社全媒體記者 何燕/文 510所供圖