“烟台造”助神十一对接天宫,航天513所多产品显神通

2016-10-19 13:47:00 来源: 齐鲁晚报 作者: 李楠楠 张琪

  神舟十一号飞船于北京时间19日凌晨与天宫二号成功实施自动交会对接。合体后,航天员将进驻天宫二号,开展空间科学实验。科学试验中,烟台513所研制的多项产品将发挥至关重要的作用。

  据悉,513所研发的氧分压调理电路、二氧化碳分压传感器、舱内气体采样装置将净化空气,确保太空没有“雾霾”;液路断接器和封气装置是载人飞船的安全卫士;失重生理效应实验装置、骨丢失对抗仪、无创心功能监测仪为航天员提供了完善的健康保障体系;无线语音系统将实现航天员与地面的天地通话。

  太空飞船上的宜居环境这样打造

  天宫二号首次系统开展了面向中期驻留的载人宜居环境设计,从提高生活质量、降低工作负荷、改善睡眠环境、丰富娱乐条件等几个方面开展了载人宜居环境设计,在有限的组合体空间内,集成了内部装饰、舱内活动空间规划、视觉环境与照明、废弃物处理、物品管理、无线通话等宜居技术,为航天员提供舒适人性化的空间家居环境,使航天员在较长时间的驻留生活和工作舒适惬意。

  我国建设的空间站设计了一套完整的可再生生命保障系统。据介绍,航天员呼出的水蒸气会通过冷凝水的方式回收,排泄的尿液也会回收净化,重新作为饮用水和生活用水使用。电解制氧时产生的氢气与航天员呼出的二氧化碳,将通过化学反应重新生成氧气,这也降低了氧气的补给需求。513所研发的氧分压调理电路、二氧化碳分压传感器、舱内气体采样装置就是在这个系统中发挥着关键作用。

  其中,氧分压调理电路主要用于对舱内氧气浓度进行监测和调理,保障航天员的生命安全。二氧化碳分压传感器用于测量飞船座舱内的二氧化碳浓度,当浓度超过预警值时,立即进行报警并指示航天员按照预定方法进行处理,从而保证了航天员的生命安全。舱内气体采样装置的主要功能是利用装置内的真空泵抽吸舱内气体中的相关气体成分,将其采集吸附在回收体中的采样管内,采集完毕后由航员将回收体带回地面进行分析。

  航天员在执行出舱活动任务时,出舱前要先将气闸舱内的空气排出,使气闸舱内压力与外太空压力相平衡,这时航天员才能够打开舱门到外太空执行任务。气动泄压阀正是用于实现此功能的关键单机。上个世纪九十年代以前,在我国研制的诸多飞行器中,从没有研制或应用过空间气液断接技术。在1992年神舟号载人飞船立项之初,我国将神舟飞船中液路、气路快速断接器作为载人航天工程中的关键技术、攻关项目之一。从那时起,513所就牵头研制以快速断接器为代表的结构机构类产品,至今已广泛应用于我国载人航天工程中的全部飞船中,开创了我国飞船断接器自主研发的空白。

  同时,513所研制的液路断接器和封气装置将用于轨维修技术验证。

  航天员失重怎么办,513所想办法

  人类在地面上最为稳定的环境下生病都在所难免,那么航天员在太空环境下如何确保身体的健康,就变得至关重要。

  为了研究航天飞行对人体的前庭眼动、心血管及脑高级功能影响,同步检测动脉脉搏波、静脉脉搏、脑电和眼动。为此,513所专门研制了一种在微重力环境下进行的人体生理学研究实验航天医学空间实验设备,这就是失重生理效应实验装置I。此次该装置将继续在天宫二号上进行实验验证,积累系统研究数据的开始,为后续载人航天任务失重生理效应防护措施的制定提供理论依据。

  在失重环境中,作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨的压力骤减,同时,肌肉的运动减少,对骨骼的刺激相应减弱,骨骼血液供应也相应减少,导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外,这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题。

  513所专门为航天员设计的“健身器”——骨丢失对抗仪,也叫“对抗骨质疏松的仪器”,是保证在太空飞行中的航天员身体健康的仪器之一。骨丢失对抗仪通过敲打人体小腿部位相应穴位,刺激骨骼、改善血液循环,对抗骨质疏松,保障骨骼健康。

  航天员在太空使用骨丢失对抗仪和在家中使用按摩捶、按摩椅一样方便。航天员通过上下两条布带将骨丢失对抗仪捆绑在小腿上,让橙色的圆形部分位于小腿内侧的中部位置,连接上电源后,可以通过开关来选择敲击的力度和速度。

  513所研制的无创心功能监测仪,主要通过无创检测航天员的每搏血压、每搏量和血氧饱和度等生理参数,定期监测航天员的身体状态,被称为航天员的健康保健员。

  当航天员在太空工作生活的时候,地面的工作人员可以通过无创心功能检测仪在第一时刻了解航天员的身体状态,航天员可以通过仪器上的指示灯了解仪器的工作状态。

  电话邮件交流互动,天与地不再遥远

  航天员在太空如何与地面保持联系,这是大家都非常关心的一个问题。在神舟七号任务中,航天员翟志刚成功出舱并向地面报告情况,用的“太空电话”就是513所研制的航天员出舱通信系统;而在神舟九号与天宫一号空间交会对接任务中,航天员则是通过513所研制的仪表控制器了解飞船状况、完成手动交会对接并接受地面发送的“太空邮件”的;在天宫一号上,航天员王亚平正是全程通过513所研制的无线话音设备与地面课堂师生进行互动交流,全程40分钟授课时间,通话质量良好。

  航天员接收邮件用的就是513所研制的仪表控制器。仪表控制器是我国第一款用于航天的PowerPC高性能计算机,该计算机在天宫一号上已出色完成了指定任务。在飞行全过程,该计算机向宇航员提供各系统的重要参数的显示;提供航天员生理数据信息和航天服状态信息的显示;提供飞船时间、设备状态、位置信息等状态信息的显示;交会对接和停靠期间图像和参数显示;文本注入信息显示、存储与下载;航天员辅助自控/程控进行手控的信息显示;接收航天员的键盘指令等。

  在神舟九号飞船与天宫一号空间实验室对接后,航天员进入天宫一号开展的各种在轨任务时,由于佩戴有线头戴,在语音通信中无法在空间实验室内任意活动,而且在飞船停靠期间,当航天员回到轨道舱就无法与地面通话,给任务的顺利执行带来许多不便。为了解决这些问题,舱内无线语音系统应运而生,用以提高航天员在轨工作的方便性。

  513所在研制该套话音系统时,对各种短距离无线通信技术如蓝牙无线通信、红外通信、IEEE802.11无线局域网等技术进行了综合比较,最终选择了蓝牙无线通信技术来实现舱内无线话音系统。

  蓝牙技术在民用领域被广泛应用于局域网中各类数据及语音设备,如PC、拨号网络、笔记本电脑等设备上。而研制舱内无线话音系统就充分利用民用领域的高品质的蓝牙耳机、蓝牙适配器。与民用蓝牙技术点对点传播不同的是,舱内无线话音系统需在点对点传播的基础上实现航天员间无线通话及航天员与地面的通话,同时航天员还可同时使用无线语音设备进行话音通信。

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  中国航天科技集团公司五院513所简介

  中国航天科技集团公司第五研究院第513研究所(对外名称:山东航天电子技术研究所),始建于1966年,位于山东省烟台市国家级高新技术产业开发区,是山东省唯一一家从事航天高科技研究的科研事业单位,国家级高新技术企业,航天电子产品重要研制单位。

  513所主要从事空间信息系统与综合电子、测控与通信、电力电子、计算机应用、微电子技术研发与产品研制,以及防务装备领域遥测加密和遥测采发、运载火箭(上面级)数据处理、微小卫星整星工程化等方面的技术研究、设备研制和技术服务。

  建所50年来,先后参加了我国远程运载火箭、各类卫星以及载人航天工程、探月工程的研制和发射试验任务,参与了我国自行研制的所有宇航型号,为我国航天事业做出了重要贡献,被评为“中国载人航天工程突出贡献集体”。有150余项科技成果获奖。其中,全国科学大会奖3项,国家科技进步奖特等奖4项、一等奖4项。

  在发展中,513所逐渐形成了信息系统与综合电子、测控与通信、电力电子、计算机应用以及部组件五个专业领域,建成了完整的适应宇航和武器产业要求的电子产品科研、生产、试验体系,形成了从前沿技术跟踪、论证,到原理样机研制、产品工程化实现,以及技术成果转化的完整链条。研制的产品广泛应用于卫星、飞船、火箭和防务装备领域。

  近年来,在航天前沿技术领域,确立了快速响应卫星产品体系及制造技术的领军地位,建设了我国技术先进的微组装厚膜生产线,在S频段中继测控终端、综合电子系统、脉冲星导航探测器、大功率电源、快响电子产品、激光传能、图像压缩芯片、大容量存储、数传通信机、自组网、导航抗干扰天线、干涉仪雷达等多领域取得重要成果,形成了一批有竞争力的专业技术和产品,确立了在相关领域的技术领先地位。

  513所积极推进航天技术应用产业发展,楼宇智能控制、霍尔传感器、已经实现产业化,取得了良好的经济效益和社会效益。高速图像压缩、大功率特种电源产品填补了国内空白,基于物联网的热量表及热力表系统、具有环保应用背景的油液净化设备等项目正在进行产业化推广,应用前景广阔。为研究所稳步提升经济规模、改善经济发展质量、实现内涵式增长储备了持续动力。

  未来,513所将依托宇航、军品、微电子和航天技术应用产业布局,形成规模发展,努力把513所建设成为国际一流的空间电子产品军民结合产业集团。

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责任编辑:赵兵

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