护航神舟十四号的“黑科技”

2022-07-07 01:17
科学之友 2022年7期
关键词:乘组黑科技中继

神舟十四号航天员乘组将开展空间站平台维护与照料、机械臂操作、出舱活动、舱段转移以及空间科学实验、技术试验等工作。

承载着诸多“首次”荣誉的神舟十四号飞船飞行任务中,有哪些“黑科技”为神舟十四号飞船保驾护航呢?下面,就由小编带领大家来揭秘。

从中国航天科技集团五院获悉,神舟十四号载人飞船将创下多个“首次”:这是中国空间站任务转入建造阶段后的首次载人任务;飞船与空间站在轨运行期间,将首次迎来其他航天器(问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船)“访问”,航天员乘组将亲身见证并推动中国空间站建设。随着神舟十五号飞船对接空间站,我国将首次实现两艘载人飞船同时在轨;首次实现航天员乘组在轨轮换;首次实现两个航天员乘组同时在轨驻留,6名中国航天员齐聚太空。

神舟十四号飞船对接的模式与空间站组合体飞行姿态,会使飞船被其他舱体持续遮挡,造成飞船长时间处于太阳无法照射的极低温度环境下,最低温度甚至低于-100?℃。而当空间站处于某些构型时,飞船的局部区域又会持续受到太阳辐照,最高温度超过100?℃。外部极端的高低温环境,给航天员的健康和飞船设备的正常运行带来了严峻考验。

针对这一控温难题,航天科技集团五院的工程师们利用宇宙空间以热辐射为主要热量传导方式的特点,突破了飞船外避热控涂层光热性能选择性设计与调控、热控材料空间稳定性设计与大型复杂结构界面结合控制等关键技术,设计并研制了一款神奇的“控温外衣”——低吸收低发射型热控涂层。

低吸收,顾名思义就是涂层自身具有较低的太阳光吸收特性,可有效减弱太阳辐照导致的温度升高。低发射,则是指涂层具有较低的红外发射率,可有效阻隔飞船内部向外部深冷环境的辐射漏热,避免舱内温度不断降低。

同时,工程师们根据飞船结构、功率及空间热环境特性,对吸收及发射性能进行特定的设计,形成的“控温外衣”可保障飞船在长期的极端高低温外部环境下,依然能够让舱内处于适宜的温度范围,从而呵护航天员冷暖,守护航天员安全。

神舟十四号飞船上时刻产生着海量数据,要想将这些复杂的参数变成航天员可以掌握的直观数值,仪表控制器应用软件就会作为“智能管理员”而发挥作用。

当飞船各个分系统开始运行时,所产生的数据会汇集到数管分系统,然后经过“智能管理员”对数据进行汇总,并转换为航天员可以直观识别和操作的内容显示在仪表上。

在神舟十四号飞船上共有50余幅页面显示飞船各部分的情况,并根据载人交会对接任务的需要,显示世界地图、航天员身体情况等相关内容,这些都是由作为“智能管理员”的仪表控制器应用软件来提供的。

仪表控制器应用软件采用独特的图形显示技术,通过文字、图形、动画的方式,显示出飞船轨迹、姿态、飞行状态以及各分系统信息。

航天科技集团五院西安分院神舟十四号飞船仪表控制器应用软件的设计师张赤萍介绍,使用这一独特的图形显示技术,不仅能得到新颖的仪表控制器显示效果,还能实现空间智能化仪表中的图形、文字的处理与显示,为航天员执行任务时提供了清晰、直观、舒适的显示界面。

神舟十四号飞船直冲云霄,在如此远距离的情况下,它是如何完成与地面间的“天地通信”呢?答案是航天科技集团五院西安分院通过中继终端搭建的太空“天路”。

当神舟十四号飞船进入预定轨道后,飞船中继终端便开始工作。根据飞船飞行程序的指令链要求,中继终端中的设备会计算出中继终端天线的指向数据。

之后,中继终端中的转动设备将中继天线指向天链中继卫星。这样就完成了对天链中继卫星的捕获跟踪,建立从飞船到天链中继卫星再到地面的通信链路,实现神舟十四号飞船与地面通信的畅通,确保了地面的测试人员可以实时地掌握飛船的飞行状态。

航天科技集团五院西安分院载人航天任务负责人余晓川介绍,通过中继终端与天链中继卫星建立的天基测控通信系统,可将地面对神舟十四号飞船的测控覆盖率提高到90%以上。

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