艙門快速檢漏儀

儀表板及儀表產(chǎn)品

艙外燈 □圖片由航天510所提供

2022年6月5日10時44分，神舟十四號飛船搭載3名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功起航，這也標(biāo)志著我國的空間站建設(shè)從關(guān)鍵技術(shù)驗證階段順利轉(zhuǎn)入在軌建造階段。其核心工作就是迎接“問天”和“夢天”兩個實驗艙的對接任務(wù)，從而全面完成空間站的“T字型”布局。

這艘肩負(fù)著歷史使命的飛船上，凝聚著來自510所科研人員辛勤的汗水和智慧的結(jié)晶。在神舟十四號飛船中，510所承擔(dān)了結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、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(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)。

艙門快速檢漏儀保障出艙安全

在空間站任務(wù)中，航天員要從神舟十四號飛船進(jìn)入到空間站，期間要經(jīng)歷多次穿艙活動，都需要打開和關(guān)閉艙門。維持航天員在艙內(nèi)生存的氣體絕對不能泄露，艙門是否密封良好具有決定性作用，因此精準(zhǔn)快速檢測艙門的密封性至關(guān)重要。艙門檢漏儀的作用就是檢測神舟飛船的艙門是否達(dá)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(guān)閉完好，并向航天員提供“艙門已關(guān)好，可以脫航天服”的指令。

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(zhǔn)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(jìn)行改進(jìn)的，實現(xiàn)了對神舟飛船艙門和對接面的快速、準(zhǔn)確檢漏，填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)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(hù)航。

艙內(nèi)外照明點亮神舟之路

神舟十四號載人飛船將會與空間站實施交會對接，航天員進(jìn)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(dān)了載人飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會對接照明設(shè)備研制任務(wù)，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(fù)雜惡劣環(huán)境要求，神舟十四號飛船艙內(nèi)照明設(shè)備（近距離泛光照明）和交會對接照明設(shè)備（遠(yuǎn)距離透光照明）采用了先進(jìn)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(tuán)隊進(jìn)行了長期大量的技術(shù)攻關(guān)，最終解決了溫度問題。在空間環(huán)境適應(yīng)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(tuán)隊先后突破了空間二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、在軌抗特殊空間環(huán)境設(shè)計、敏感器件抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計等技術(shù)難題。

載人飛船進(jìn)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(guān)指令，為交會對接的成功更添一份保障。

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(shè)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(shè)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(yùn)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(jìn)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(yùn)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(yùn)動控制指令的發(fā)送。

編碼指令設(shè)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(jī)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(guān)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。

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(wù)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(zhǔn)確的找到返回艙，直接決定著整個任務(wù)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(biāo)和微波重力水平開關(guān)等產(chǎn)品。

國際救援示位標(biāo)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(zhǔn)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(biāo)會發(fā)射無線電信標(biāo)信號，猶如大海中明亮的燈塔指引著方向。這種信標(biāo)信號符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)，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(guān)從神舟七號飛船開始，就成功應(yīng)用到神舟系列飛船和嫦娥探月等各類型號任務(wù)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(jìn)口單刀雙擲汞開關(guān)，微波重力水平開關(guān)采用的是更為先進(jìn)可靠的電控技術(shù)，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(shù)指標(biāo)和安全性、可靠性均優(yōu)于進(jìn)口的汞開關(guān)。

儀表板減振器保障儀表設(shè)備穩(wěn)定可靠

儀表板作為飛船儀表設(shè)備的承重部件，它的整體框架式構(gòu)型就如同一個“家”一樣，不僅為儀表顯示設(shè)備和主要手控設(shè)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(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(shè)備提供必要的力學(xué)工作環(huán)境，例如在發(fā)射、返回過程中保證設(shè)備生存，在飛行過程中改善儀表板上設(shè)備的力學(xué)工作環(huán)境。

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設(shè)備的操作，為解決這一難題，操縱棒應(yīng)運(yùn)而生。

操縱棒把手是根據(jù)航天員手掌正常抓握狀態(tài)進(jìn)行賦型設(shè)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(shè)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(qiáng)度碳纖維材料，比強(qiáng)度高，手感舒適，外觀光澤，極具美感。

儀表照明分系統(tǒng)軟件產(chǎn)品提供全方位保障

儀表照明分系統(tǒng)的綜合顯示單元人機(jī)交互設(shè)備和發(fā)聲單元的配套軟件，通過內(nèi)總線接收并顯示飛船的重要事件信息，向航天員通報順序飛行事件、緊急事件、進(jìn)出站事件等顯示信息和語音提示，并對特別重要的警示信息進(jìn)行多重語音提示或突出顯示，以確保航天員在軌期間能快速掌握返回艙內(nèi)外信息。

儀表照明分系統(tǒng)的手控左面板單元、手控右面板單元、編碼指令版、手控右艙壁等設(shè)備配套的軟件產(chǎn)品向航天員提供必要的操作及控制飛船的相關(guān)顯示界面，能夠高可靠、高實時的刷新顯示重要參數(shù)，實時響應(yīng)航天員的在軌操作指令，并對異常狀態(tài)進(jìn)行有效提示。

儀表與照明分系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品具備極強(qiáng)的實時性和極高的可靠性，以保證各類故障能夠被及時發(fā)現(xiàn)并得到妥善處理，對故障狀態(tài)既不漏報、也不錯報，以滿足航天員在軌執(zhí)行任務(wù)期間的各類使用場景，為航天員提供全方位保障，確保航天員順利執(zhí)行在軌操作，完成在軌任務(wù)。

神舟十四號載人飛船發(fā)射成功后，搭載的航天員將在軌駐留六個月左右，會首次迎來在軌乘組輪換，實現(xiàn)不間斷有人駐留。神舟十四號要配合地面完成三艙組合體、大小機(jī)械臂等測試工作；將首次利用氣閘艙實施出艙活動；完成問天、夢天實驗艙多個機(jī)柜的解鎖、安裝等工作。

在后續(xù)載人航天任務(wù)中，510所人也將繼續(xù)不辱使命、拼搏向前，為實現(xiàn)航天強(qiáng)國夢貢獻(xiàn)自己的智慧力量。

蘭州日報社全媒體記者 李丹