盘点丨陕西多家航天科研院所全方位助推“梦天”成功升空
来源:西部网-陕西新闻网 2022-10-31 16:51
长五B火箭点火起飞。任长胜 摄
西部网讯(记者刘望)今天(10月31日),“梦天”实验舱在长五B遥四运载火箭的托举下直冲云霄,与空间站两舱组合体会合,将完成“T”字型组合体建造。位于陕西的多家航天院所,为中国空间站逐步完成建“宫”大业增添智慧与力量。
空间站梦天实验舱发射,航天六院为火箭发射提供全部火箭动力系统。新华社发
火箭大脑、动力来自陕西 既有智慧又有体力
长征五号B是我国首个采用一级半构型的火箭,系统简单、安全可靠等优点十分突出。同时,也面临着“零窗口”发射、大推力直接入轨等多重挑战。
为确保长征五号B运载火箭稳定飞行、精确入轨,位于陕西的航天九院771所研制团队自主开发了多项箭载计算机关键技术。其中,控制周期同步技术,实现纳秒级同步精度,保证精确输出控制指令;1553B总线三中取二切换技术,实现三冗余控制,确保火箭内部信息传输通畅;总线“侦听”和箭地高速串行通信技术,让箭载计算机内部有了特有的“听诊器”,能够自动“诊断”飞行控制软件运行过程中的各类重要参数,为发射前测试和发射决策提供主要数据支撑。此外,771所还为本次任务配套了导航计算机、信号处理与接口电路、地面测试计算机、光纤惯组信号采集处理系统及多个品种的电路产品,对保证工程的安全可靠发挥着重要作用。
位于陕西的航天科技集团第六研究院为此次发射用火箭提供了8台120吨级液氧煤油发动机组成的助推器和2台50吨级氢氧发动机组成的芯一级动力等全部火箭动力系统。从首飞任务拉开中国空间站建造序幕,到T字基本构型将组装完成,两年间,中国载人航天取得了9发9捷的胜利,突破并掌握了一系列新的技术成果,航天六院作为我国航天液体动力国家队,用437台火箭发动机保成功为了空间站建设提供了的强大动力。
航天五院西安分院为梦天实验舱研制了天线网络。
飞天过程确保安全 进入太空后可及时“报平安”
“长征五号B”在发动机点火前会向发射平台周围环境排放低温氢气。这些氢气与空气混合形成的可燃气团在浓度达到一定范围时,一旦遇到静电或明火就会产生爆炸或爆轰。位于陕西的航天四院42所研制的消氢点火装置,可以在火箭氢氧发动机工作前2-3秒内点燃火箭发射的“第一把火”,利用燃烧产生的高温、高速燃气金属粒子流,来消除火箭发射前排出的大量低温氢气,保证运载火箭发射的安全性。
此次成功发射的“梦天”实验舱在进入太空后,由航天五院西安分院研制的中继终端在第一时间开机。随后,中继终端与天链中继卫星实现“太空握手”,建立星间链路,搭建了从梦天实验舱到中继卫星再到地面的“太空天路”。这条“太空天路”,可以说是为“梦天”实验舱装上了“千里眼”和“顺风耳”:地面可以通过太空天路看到距离地球400公里外的景象,并且实现信息的相互传递;同时,地面测控人员将以天基测控体制为主,对“梦天”实验舱实施在轨飞行的测量控制,通过地面遥测遥控方式,对飞船姿态进行控制,与地面建立通信链路,实现对“梦天”实验舱的“远程驾驶”。“梦天”实验舱在进入预定轨道后,将与已经在轨运行的空间站天和核心舱在太空进行交会对接,成为“大户型”空间站的重要组成部分。
航天五院西安分院为“梦天”实验舱研制的天线网络通过提供专门的测控与通信信号传输通道,为“梦天”实验舱与地面建立高速、畅通无阻的指挥和反馈信息通道,确保任务顺利完成。天线网络是属于测控与通信分系统中连接应答机和天线的关键产品,虽然是飞船上一个小型信号转发器,但也是实现信息传输的“神经中枢”。当“梦天”实验舱接收到地面的通信信号或测控指令信号时,天线网络会智能地将其进行分类、分通道传输到应答机。反之,也会把来自应答机不同通道的各类信号汇总后送往对地天线,通过天线发出后送达地面。
在空间站任务中,“神经中枢”可是异常忙碌的。天线网络作为“神经中枢”,将主要完成实验舱测控指令信号的上传和下达,“梦天”实验舱将开展在轨驻留的空间应用和新技术试验等在轨任务,需要确保各项操作指令实时准确。航天人孜孜以求,确保了天线网络产品的高可靠性,这也将成为该任务的重要保障之一。
航天九院771所精心打造了“数管三兄弟”。
从数据到推进到密封 全方位守护“梦天”实验舱
航天六院为空间站“梦天”实验舱提供了整套推进系统,包括36台用于轨道控制和姿态控制的姿轨控发动机、贮箱等其他动力系统配套产品。航天六院还为空间站“天和”“问天”“梦天”三舱提供热控和环控泵阀产品,在极端环境下,为航天员和空间站设备提供18—26℃四季如春的温度。
安装在数据管理分系统中的核心处理单元、数据复接器和低速遥测编码单元,是航天九院771所精心打造的“数管三兄弟”,相当于整舱的信息中枢,是整舱的核心组件,负责整舱的信息接收、处理、分发和下传的重要任务。在轨工作时,它们源源不断地收入实验舱的实时状态、系统指令,以及来自地面站的遥控指令,经过有序地识别、分类、处理和重组,向对应单机发起指令,接收各单机的任务应答结果。它们还负责向地面站下传信息的重要任务,对于重要的工程数据,由低速遥测编码单元进行加密,再与其它数据一同经数据复接器转换成高速数据流传回地面站,时刻向地面报告实验舱的状态。771所研制的环控中心计算机,则是环控与生保分系统的信息中枢。它负责时刻接收、执行并分配系统任务,同时收集、传递舱内环境数据。
此次发射任务,航天四院42所还为“梦天”提供了全部舱门的动密封件和结构静密封件产品,可为飞船的舱体结构提供严丝合缝的密封系统,周密呵护航天员太空生活。该材料制成的密封件能经受住-90到200℃高低温交替变化等严苛环境的考验,各项性能均满足设计指标要求。产品成功经受了地面8万次的疲劳试验,并通过低压(真空)、高低温、失重等环境试验,满足在轨时间不少于25年的长寿命要求。
航天五院西安分院在“梦天”实验舱中还承担了仪表计算机应用软件的研制任务。当梦天实验舱仪表计算机开机后,实验舱仪表计算机应用软件就正式开始自主运行。仪表计算机应用软件作为“梦天”实验舱仪表的“智慧大脑”,是实验舱仪表数据处理中枢系统,承担着实验舱仪表与照明分系统内部和外部数据信息处理的功能。“梦天”实验舱仪表计算机应用软件功能复杂,属于基于操作系统的多任务和实时性要求高的应用软件。据科研人员介绍,此次仪表计算机应用软件在继承成熟产品的基础上,增加了与空间站天和核心舱及问天实验舱的数据交互,功能继续拓展,这样就可以满足空间站梦天实验舱、天和核心舱、问天实验舱三舱之间超大数据量的交互。当“梦天”实验舱与空间站天和核心舱完成对接后,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱便建立了一个常设的“工作群”,可以随时开展沟通和合作。