4月29日，長(zhǎng)五B火箭發(fā)出一聲長(zhǎng)嘯，在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)拔地而起，將天和核心艙準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道。
天和核心艙上遍布核心艙數(shù)管分系統(tǒng)、GNC分系統(tǒng)、推進(jìn)分系統(tǒng)、測(cè)控通信分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)、環(huán)控生保分系統(tǒng)、航天員分系統(tǒng)、艙外服系統(tǒng)等。它們?nèi)缤粋€(gè)個(gè)忠誠(chéng)的“衛(wèi)士”，守護(hù)著核心艙的穩(wěn)定運(yùn)行和航天員的生命安全。
長(zhǎng)五B火箭轉(zhuǎn)運(yùn) 中國(guó)航天報(bào)記者 宿東 攝
環(huán)控生保系列設(shè)備：守護(hù)航天員的生命安全
核心艙在軌運(yùn)行期間，必須對(duì)艙內(nèi)的溫濕度、空氣壓力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保艙內(nèi)環(huán)境時(shí)刻安全穩(wěn)定。這就要依靠九院提供的多種環(huán)境測(cè)量設(shè)備發(fā)揮作用。
704所為環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)研制的智能設(shè)備主要用于測(cè)量艙內(nèi)空氣總壓、溫濕度、微重力環(huán)境。
其中，結(jié)構(gòu)泄漏監(jiān)測(cè)測(cè)量?jī)x不僅能夠監(jiān)測(cè)艙內(nèi)氣體壓力是否正常，還能根據(jù)艙內(nèi)氣體壓力變化，判斷載人艙是否有氣體泄漏，為航天員提供預(yù)警提示，保護(hù)空間站平臺(tái)安全和航天員生命安全。而微重力測(cè)量?jī)x和微重力傳感器則用于監(jiān)測(cè)艙內(nèi)的微重力環(huán)境，為微重力流體物理與燃燒科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理等科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供重要數(shù)據(jù)支撐。
704所項(xiàng)目研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近10年的攻關(guān)，突破了空間高可靠諧振式壓力測(cè)量、高精度微重力測(cè)量、空間環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)航天器智能感知、自主飛行進(jìn)行了有益探索。
704所科研一線(xiàn)
771所為環(huán)控生保系統(tǒng)研制的中心計(jì)算機(jī)，是該系統(tǒng)的核心設(shè)備。它的主要作用是時(shí)刻接收、執(zhí)行并分配系統(tǒng)任務(wù)，同時(shí)收集、傳遞艙內(nèi)環(huán)境工程數(shù)據(jù)，可以說(shuō)是系統(tǒng)中的“大腦”。
與此同時(shí)，771所還為環(huán)控系統(tǒng)配備了出艙控制器、飲水供應(yīng)控制器、手控控制器、坐便器內(nèi)部控制器和大小便收集控制器等多個(gè)重要器件。
771所本次任務(wù)宇航團(tuán)隊(duì)成員
環(huán)控生保分系統(tǒng)中，693廠(chǎng)為電解制氧裝置子系統(tǒng)生產(chǎn)的電纜網(wǎng)產(chǎn)品，肩負(fù)著傳達(dá)艙內(nèi)環(huán)境控制指令的重要使命。各項(xiàng)指令通過(guò)電纜網(wǎng)進(jìn)行傳輸，確保電解制氧裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)，各項(xiàng)指令精準(zhǔn)、高效傳達(dá)，為“天和”核心艙內(nèi)供應(yīng)氧氣、去除二氧化碳，使航天員在太空生活得到保障。
不僅如此，693廠(chǎng)為微量氣體檢測(cè)裝置子系統(tǒng)、微量有害氣體去除子系統(tǒng)、水處理子系統(tǒng)提供的電纜網(wǎng)產(chǎn)品，如同鋪設(shè)的一條條“高速公路”，確保核心艙各項(xiàng)生活設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足航天員在空間站的正常生理活動(dòng)。
常規(guī)醫(yī)監(jiān)設(shè)備：航天員的貼心“小護(hù)士”
在太空中，航天員的身體健康狀況極為重要。在天和核心艙上，安裝了很多監(jiān)測(cè)航天員身體狀況的醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備。這些常規(guī)醫(yī)監(jiān)設(shè)備由771所負(fù)責(zé)研制生產(chǎn)的，可為航天員在長(zhǎng)期飛行中的生理健康狀態(tài)和功能提供全面有效的醫(yī)學(xué)監(jiān)督和保障。
例如，無(wú)線(xiàn)生理信號(hào)檢測(cè)裝置負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)航天員的心電、呼吸、體溫；睡眠監(jiān)護(hù)儀通過(guò)采集航天員睡眠時(shí)產(chǎn)生的生理信號(hào)，為航天員睡眠質(zhì)量做定期評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)；此外還有采集航天員常規(guī)心電、運(yùn)動(dòng)心電等多種狀態(tài)的動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)儀；監(jiān)測(cè)航天員各項(xiàng)血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)的無(wú)創(chuàng)血液動(dòng)力學(xué)監(jiān)護(hù)儀等。
數(shù)據(jù)處理設(shè)備：核心艙的“數(shù)據(jù)管家”
安裝在數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)中的核心處理單元、數(shù)據(jù)復(fù)接器和低速遙測(cè)編碼單元，承擔(dān)著數(shù)據(jù)處理的重要任務(wù)，就像是核心艙上的“數(shù)據(jù)管家”。771所的研制團(tuán)隊(duì)親切地把它們稱(chēng)為核心艙的“數(shù)管三兄弟”。
在核心艙執(zhí)行任務(wù)時(shí)，核心處理單元負(fù)責(zé)源源不斷地將整船狀態(tài)、指令和請(qǐng)求、地面站的遙控命令，以及關(guān)鍵事件等其他內(nèi)容信息收入囊中，經(jīng)過(guò)有序地分類(lèi)、識(shí)別、處理和重組，一邊向?qū)?yīng)單機(jī)發(fā)布命令、接收結(jié)果，另一邊繼續(xù)源源不斷地將一包包豐富的數(shù)據(jù)送回地面站，時(shí)刻向地面?zhèn)魉陀钪娴膴W秘，匯報(bào)著核心艙和航天員們的工作狀態(tài)。
而704所為數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)研制的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)空間站內(nèi)各種運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)、健康管理數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。它可以隨時(shí)為航天員和地面測(cè)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)。
比如航天員需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)，可以通過(guò)服務(wù)器查詢(xún)需要被維修設(shè)備歷史上的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，為航天員提供維護(hù)數(shù)據(jù)和維修策略。
該設(shè)備首次實(shí)現(xiàn)了在軌數(shù)據(jù)備份功能，也是國(guó)內(nèi)首類(lèi)多功能數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)備。
團(tuán)隊(duì)成員按照地面數(shù)據(jù)中心的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓多臺(tái)設(shè)備間定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器一旦遇到故障，在切換主備機(jī)時(shí)，就可以保證數(shù)據(jù)不丟失，有效保護(hù)了核心艙的數(shù)據(jù)安全。
在研制過(guò)程中，704所的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻克了多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)的能力，極大提高了設(shè)備在軌運(yùn)行的可靠性，有力保證了長(zhǎng)壽命運(yùn)行的要求。
高可靠SPARC處理器：核心艙上的“芯大腦”
772所自主設(shè)計(jì)的高可靠SPARC處理器BM3803作為星載計(jì)算機(jī)的“大腦”，為核心艙提供了穩(wěn)定可靠的控制能力，為載荷任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、核心處理、熱控管理、姿軌控制、數(shù)管綜合管理等多個(gè)分系統(tǒng)提供了高可靠、高性能任務(wù)管理和控制。
同時(shí)，該所還為核心艙的環(huán)控生保系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等10多個(gè)分系統(tǒng)配套了處理器、FPGA、AD/DA、1553B總線(xiàn)、大容量SRAM存儲(chǔ)器、專(zhuān)用ASIC集成電路等32款7100余只集成電路，為空間站核心器件國(guó)產(chǎn)化提供全方位支撐。
772所封裝測(cè)試生產(chǎn)線(xiàn)
頻率綜合器：整艙標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的“心臟源”
頻率綜合器屬核心艙測(cè)控分系統(tǒng)，主要是為核心艙內(nèi)遙測(cè)設(shè)備、數(shù)管分系統(tǒng)、圖像編碼器等多種電子設(shè)備提供多種頻率、多種波形的高穩(wěn)定度時(shí)鐘及頻率基準(zhǔn)信號(hào)。
由于需要頻率綜合器信號(hào)的設(shè)備眾多，因此，頻率綜合器無(wú)疑就是整艙時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的“心臟源”及“基準(zhǔn)源”，只有心臟正常跳動(dòng)才能保證其他設(shè)備有效運(yùn)作。
539廠(chǎng)為“天和”研制的頻率綜合器設(shè)計(jì)工作壽命為十余年，將首次面臨在軌長(zhǎng)期工作的考驗(yàn)。
為確保長(zhǎng)壽命工作，研制人員對(duì)關(guān)鍵器件進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)可靠性提升，有效確保了產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計(jì)時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)還考慮到了在軌可維修的手段，通過(guò)多輪次的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了可以讓航天員在軌進(jìn)行整機(jī)更換維修，最大可能地保證產(chǎn)品在空間站長(zhǎng)時(shí)間有效使用。
539廠(chǎng)科研一線(xiàn)
推進(jìn)類(lèi)產(chǎn)品：讓飛行更可靠
在核心艙密封艙內(nèi)，有一個(gè)重要設(shè)備，它管理著推進(jìn)分系統(tǒng)的溫度、壓力、燃料儲(chǔ)量和工作狀態(tài)，同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)并注入指令。
同時(shí)，它還能夠根據(jù)推進(jìn)遙測(cè)線(xiàn)路盒與數(shù)管發(fā)送的溫度參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)相關(guān)管路、機(jī)組加熱器進(jìn)行控制，確保系統(tǒng)各個(gè)模塊處于安全溫度點(diǎn)，并對(duì)推進(jìn)與補(bǔ)加系統(tǒng)故障進(jìn)行自主診斷，按照處理策略對(duì)故障進(jìn)行處置。這就是539廠(chǎng)提供的推進(jìn)管理器。
不僅如此，為了讓天和核心艙在宇宙中的飛行更加安全可靠，539廠(chǎng)還為核心艙推進(jìn)分系統(tǒng)研制配套了推進(jìn)遙測(cè)線(xiàn)路盒、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電推進(jìn)子系統(tǒng)控制器等多個(gè)推進(jìn)類(lèi)產(chǎn)品。它們?nèi)缤粋€(gè)個(gè)“衛(wèi)士”，時(shí)刻守護(hù)著推進(jìn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
慣性測(cè)量裝備：讓核心艙的飛行姿態(tài)更穩(wěn)健
慣性測(cè)量設(shè)備的主要作用是測(cè)量艙體的慣性姿態(tài)角速度和線(xiàn)加速度，為“天和”在軌穩(wěn)定運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)精確交會(huì)對(duì)接提供重要參考信息。作為工程的參與者，13所為空間站GNC分系統(tǒng)研制生產(chǎn)的慣性測(cè)量設(shè)備光纖IMU是經(jīng)過(guò)百余位研制、生產(chǎn)人員精益求精，數(shù)年持續(xù)攻關(guān)而打造出的精品。
13所還為天和核心艙提供了兩型石英撓性加速度計(jì)，分別用于天和核心艙艙內(nèi)微振動(dòng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及“天和”太陽(yáng)翼微振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
這兩型石英加速度計(jì)具有啟動(dòng)快、精度高、可靠性高、性能穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性好、測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)宇航領(lǐng)域?qū)π乱淮呔?、高可靠性、高穩(wěn)定性慣性?xún)x表的需求，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)水平屬?lài)?guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)，是完成天和核心艙長(zhǎng)時(shí)間在軌飛行需求而研制的核心加速度計(jì)傳感器。
此外，16所（7171廠(chǎng)）研制的二浮陀螺儀是空間站控制分系統(tǒng)最為重要的單機(jī)之一，直接影響控制系統(tǒng)的姿態(tài)控制精度。773所還為“天和”配套了艙外作業(yè)用矩形電連接器、艙外射頻連接器、艙外光纖連接器、大功率直流接觸器等多款重要產(chǎn)品。
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