| 新京報訊（記者 李玉坤）4月29日，空間站天和核心艙發射圓滿成功，中國空間站距離我們又近了一步。作為空間站的核心艙段，核心艙是空間站的主要控制節點，是未來空間站的指揮控制中心。 “問天”及“夢天”兩個實驗艙交會對接后，三者將形成T字型的天宮空間站。中國航天科技集團五院空間站系統副總設計師侯永青介紹，“中國空間站設計在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。我們從設計伊始就開展了長壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設計。具體來講，就是以系統和產品的長壽命和固有可靠性設計為基礎，配合開展系統和產品在軌故障診斷、處置預案設計、維修性設計，以實現長壽命、可靠性的既定目標。” 熱管輻射器 降低被空間碎片擊穿風險 空間站在軌運行后，在微流星、空間碎片撞擊等意外損傷的條件下，有可能會出現較大的裂紋，從而引起艙體泄漏、艙體開窗、撕裂等災難性事故。 結構研制團隊創新設計了健康監測子系統。這個新增的子系統就像體檢醫生一樣，能夠在軌對承受的載荷以及自身的結構狀態進行實時監測，也能夠對空間碎片等“飛來橫禍”進行監測、定位和報警，一旦發現有空間碎片撞擊上來，能迅速及時地報警，第一時間通知地面和航天員，立即處理。它還能對艙內的壓力情況進行監測，根據不同的壓力指標進行分級報警。 航天科技集團五院空間站熱控分系統主任設計師韓海鷹介紹，為了應對空間碎片等“勁敵”的攻擊，天和核心艙熱控分系統針對長壽命可靠性問題，在載人二期的基礎上，開展了健壯性設計，為空間站安裝了兩條相當于“大動脈”的管子——熱管輻射器，以減少流體管在外暴露的面積，大大降低被空間碎片擊穿的風險。 艙門保護罩 艙外用保護罩為卷簾式結構，便于操作 空間站天和核心艙有多個大小不一、形狀不一的艙門，當航天員在空間站艙間穿行或出艙時，艙門沿著艙門門軸旋轉處于側開狀態，通過艙門過程中，存在對艙門門體密封圈剮蹭的風險，一旦密封圈受損，艙門密閉失效，就可能影響航天員的生存環境。為保護艙門門體密封圈不受剮蹭，航天科技集團五院專門研制了艙門保護罩。 艙門保護罩功能雖然單一，但針對空間站的使用高要求，具有操作簡便、產品壽命長、使用次數多的特點。 根據艙內和艙外兩種不同的操作環境，空間站核心艙分別研制了2種狀態的艙門保護罩，包括艙內用艙門保護罩和艙外用可展收艙門保護罩。為了便于航天員操作，艙內用艙門保護罩為罩蓋式結構，就像落地電風扇防塵罩，使用時只需要航天員將艙門保護罩口部撐開套在艙門上即可；艙外用艙門保護罩為卷簾式結構，使用時航天員只需“抓”“套”“拉”幾個簡單的操作步驟即可完成。 太陽電池翼 收攏后只有一本書的厚度 天和核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽翼，其雙翼展開面積可達134平方米。這是我國首次采用柔性太陽翼作為航天器的能量來源。 與傳統剛性、半剛性的太陽電池翼相比，柔性翼全部收攏后只有一本書的厚度，僅為剛性太陽翼的1/15，同時，展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9KW的電能，在滿足艙內所有設備正常運轉的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。 核心艙作為我國壽命設計要求最長的一個飛行器，對所有產品的長壽命提出了最高要求。太陽翼作為艙外產品，要面對的空間環境極其惡劣，除了需要經歷88000次±100℃的高低溫循環外，還要經受低軌環境中原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等多種空間環境的考驗。航天科技集團八院805所柔性太陽電池翼研制團隊開展了3年多的方案論證和比較工作，經過大量的地面模擬長壽命測試。 比如，太陽翼上的張緊機構看似是一根簡單的鋼絲繩，但其實是一套恒力彈簧繩索系統，通過它的不斷伸縮才能保證太陽翼在高低溫環境下的足夠剛度以及姿態控制。團隊歷經多年攻關，地面完成了40萬次熱真空疲勞壽命試驗、100萬次常溫常壓壽命試驗，充分驗證了產品的高可靠、長壽命。 空間機械臂 六維力傳感器打破國外壟斷 空間站機械臂主要承擔著懸停飛行器捕獲、輔助航天員艙外活動、艙外貨物搬運、艙體狀態檢查、載荷照料等重要任務。由中國航天科技集團有限公司四院44所自主為機械臂研制了3款傳感器。 其中，六維力傳感器是三款傳感器中結構最為復雜、研制難度最大的一款，能夠同時測量三個方向上的力分量和轉動時的力矩分量；一維力傳感器主要負責機械臂末端執行器在實施目標抓取和拖動功能時，對拖動力進行監測；一維力矩傳感器則用于感知機械臂關節轉動時所承載的力矩，實現整臂的柔順控制。 三款傳感器產品作為機械臂進行伸縮、扭轉、抓握和拖動等動作時各關鍵部位的測力元件，就像機械臂的“觸覺神經”，能夠實時將力學參量反饋至機械臂的“大腦”，為機械臂實現精準控制提供重要依據，使機械臂具備強大的自由運動能力。 這三款傳感器產品是航天四院44所歷時10年打造出的，具備體積小、質量輕、空間環境適應性強、精度及可靠性高、可在軌穩定運行15年以上等特點，特別是六維力傳感器作為國內首款、目前唯一一款自主研制的能夠實現空間環境下同時測量6個力和力矩分量并且成功搭載空間站應用的傳感器產品，成功打破了國外在該領域的技術壟斷，對于在該領域進一步實現國產化具有重要意義。 太空廚房 可定量分配常溫水和熱水，濾除銀離子 在太空中，航天員的身體健康狀況尤為重要。在核心艙上，安裝了很多監測航天員身體狀況的醫學監測設備。這些產品都是由航天科技集團九院771所負責研制生產。 例如，常規醫監設備可以為航天員在長期飛行中的生理健康狀態和功能提供全面有效的醫學監督和保障；無線生理信號檢測裝置負責監測航天員心電、呼吸、體溫；睡眠監護儀能夠采集航天員睡眠時產生的多路生理信號，為航天員睡眠質量做定期評價提供數據；采集航天員常規心電、運動心電、動態心電、搶救心電的12導同步心電信號的動態心電監測儀；無創血液動力學監護儀能夠實現對航天員一導心電和二導脈搏的無創監測，協助完成航天員的脈搏量、心排量、外周血管阻力等各項血液動力學參數的健康監督。 此外，為方便航天員長期飛行中的飲食需求，771所提供了多種太空廚房食品設備。熱風加熱裝置可將航天食品在規定時間內加熱到適合在軌食用的溫度；微波加熱裝置則用于加熱非金屬包裝類的食品和飲用水等；飲水分配器除了加熱日常飲用水，還能定量分配常溫水和熱水，濾除水中的銀離子，保證航天員健康飲水。 新京報記者 李玉坤 編輯 白爽 校對 趙琳 來源：新京報 |
