5月30日，由航天科技集團五院抓總研制的神舟十六號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，我國空間站應用與發(fā)展階段的首次載人發(fā)射任務取得圓滿成功。
神舟系列載人飛船作為我國唯一的天地往返載人航天器，是我國對可靠性、安全性要求最為嚴苛的航天器。在此次任務中，五院精心打造的眾多分系統(tǒng)各司其職，匠心打磨的眾多產(chǎn)品默默護航。下面，讓我們一覽部分代表性技術(shù)和產(chǎn)品的風采。
打造“戎裝”自動化生產(chǎn)線
熱控多層好比神舟十六號的“太空出征服”，被安裝在航天器及艙外設備表面，猶如衣服一樣確保航天器在太空運行過程中處于正常工作溫度，降低高低溫交變環(huán)境對航天器的影響，對航天器在軌穩(wěn)定運行至關(guān)重要。
隨著空間站應用與發(fā)展階段拉開序幕，載人飛船研制周期縮短至1年發(fā)射2艘，熱控多層制作數(shù)量和難度急劇增加。面對高密度、高強度的研制任務，五院總裝與環(huán)境工程部開發(fā)出熱控多層自動化生產(chǎn)線，突破了基于超輕超薄/彈性網(wǎng)狀材料的航天器熱控多層集成制造技術(shù)，實現(xiàn)了熱控多層的批量數(shù)字化設計和自動化制造，顛覆了傳統(tǒng)定制式單件手工制作模式，熱控多層的制造效率和質(zhì)量實現(xiàn)跨越式提升。
熱控多層自動化生產(chǎn)線由鋪縫一體設備、多功能數(shù)控裁床、接地組件量化鉚接設備等串聯(lián)而成。飛船的“太空出征服”蓬松輕薄，由輕質(zhì)薄膜和高伸縮網(wǎng)狀材料組成，“鋪設”過程中，容易出現(xiàn)褶皺、多層疊放不易精準重合等難題，鋪縫一體設備的鋪設模塊能輕松有效解決這些問題，還實現(xiàn)了無人值守的自動鋪設。飛船的“太空出征服”有多個部分、多種形狀，“縫制”過程中，裁剪后容易開散?？p制模塊通過對熱控多層內(nèi)部進行仿外輪廓形狀縫制，有效避免了熱控多層裁剪后的開散問題，縫制效率為傳統(tǒng)手工縫制效率的6-7倍，縫制精度提升10倍。多功能數(shù)控裁床通過多種刀頭的合理組合，實現(xiàn)熱控多層自動連續(xù)精確裁剪，裁剪精度優(yōu)于指標要求，裁剪效率提升5倍，同時，可將其拓展應用至載人飛船內(nèi)裝飾、熱控泡沫、加熱被和各類絕緣膜的畫線、裁剪及沖孔等制作過程中。
“太空天路”全新升級
五院西安分院為神舟十六號研制的升級版中繼終端、儀表控制器應用軟件、天線網(wǎng)絡繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為神舟十六號航天員乘組遨游“天宮”全程護航。
本次發(fā)射的神舟十六號載人飛船，將繼續(xù)通過中繼終端搭建的“太空天路”，實現(xiàn)飛船與地面通信的暢通無阻，確保地面測試人員實時掌握飛船的飛行狀態(tài)。與以往的空間站飛行器不同的是，神舟十六號上采用了具備三大優(yōu)勢的升級版中繼終端：集成程度更高，通過工藝技術(shù)創(chuàng)新，進行了小型化、集成化設計，實現(xiàn)升級版產(chǎn)品從接近36公斤減重至27公斤；處理能力更強，從處理一項工作需要依靠產(chǎn)品中的幾個芯片共同完成，到現(xiàn)在僅需一個芯片便可輕松應對同一項工作；國產(chǎn)化率更高，大幅提升了國產(chǎn)化元器件的使用，升級后的中繼終端元器件國產(chǎn)化率目前已超95%。
除了升級版中繼終端，西安分院承研的其他產(chǎn)品也起到了重要作用：儀表控制器應用軟件如同空間站的智慧隨身“秘書”，能將神舟十六號載人飛船上所有分系統(tǒng)的參數(shù)內(nèi)容化繁為簡，采用獨特的圖形顯示技術(shù)，通過文字、圖形、動畫的方式，顯示飛船軌跡、姿態(tài)、飛行狀態(tài)以及各分系統(tǒng)信息，讓航天員直接實現(xiàn)交互和操作。天線網(wǎng)絡雖然“身板小”，但是能為飛船上10余副天線提供信號通路。如果將神舟十六號載人飛船的天線信號通路系統(tǒng)比作鐵路運輸系統(tǒng)，那么一路路信號就是火車，天線網(wǎng)絡更像是火車軌道和火車站調(diào)換軌道的道扳，天線的信號接收和發(fā)送都是通過天線網(wǎng)絡為其提供信號通路的。
多樣產(chǎn)品齊保障
五院510所承擔研制了結(jié)構(gòu)與機構(gòu)、熱控、測控、儀表與照明、環(huán)控生保等5個重要分系統(tǒng)中的40余臺套產(chǎn)品，這些設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)。
艙門快速檢漏儀能夠檢測神舟飛船的艙門是否達到了密封狀態(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，為航天員艙內(nèi)活動提供堅實的安全保障。
艙內(nèi)照明設備和交會對接照明設備不僅為航天員提供了艙內(nèi)工作、生活照明，還能為交會對接提供攝像輔助照明，載人飛船進入地球陰影區(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。
艙內(nèi)顯控、語音、手控設備種類豐富，提供飛船運行過程中的各種參數(shù)顯示、語音播報、控制界面等，為航天員操控神舟飛船提供多樣支持。
儀表板作為飛船儀表設備的承重部件，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，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，保護儀器設備的穩(wěn)定和安全。
操縱棒能夠解決發(fā)射過程中，航天員身體被束縛而不能前傾以操作儀表的難題。操縱棒桿體設計為可無極伸縮式，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，滿足儀表設備操作的需求。
計量力量護航“神舟”
五院514所積極推進計量保障融入型號全生命周期，為宇航型號任務保駕護航。此次任務中，計量測試團隊圓滿完成了綜合基帶設備、變頻器、頻譜儀、電源以及供配電地面測試設備的計量保障工作。
神舟十六號留場設備周期計量涉及電學、無線電、專測等多個計量專業(yè)，計量測試團隊結(jié)合專業(yè)能力和留場設備特點，抽調(diào)骨干計量技術(shù)人員前往酒泉執(zhí)行現(xiàn)場計量保障任務。他們憑借過硬的測試技術(shù)，不斷優(yōu)化計量保障流程，研究設備測試方案，以精準計量為空間站任務及相關(guān)測量設備性能提供了準確可靠的統(tǒng)一量值和數(shù)據(jù)支撐。
此外，514所測試產(chǎn)品研制團隊致力于推進實現(xiàn)宇航型號測試產(chǎn)品的標準化和模塊化，通過建立規(guī)范、統(tǒng)一、可復用的模塊化硬件電路庫和嵌入式軟件庫以及采用標準接口等方式，克服了宇航型號測試產(chǎn)品研發(fā)面臨的難點。由測試產(chǎn)品研制團隊研制而成的供配電地面測試系統(tǒng)及配套電纜、音頻編解碼設備、綜合測試數(shù)管地面設備，已相繼應用于空間站任務多個相關(guān)型號，本次又成功應用于神舟十六號載人飛船。
伴隨著514所做出的各項科研保障，在中國空間站完成建造，進入應用與發(fā)展階段的基礎上，神州十六號在該階段的首次載人飛行任務有何特點？
中國空間站新階段首艘載人飛船
神舟十六號載人飛船是中國空間站應用與發(fā)展新階段的首發(fā)載人飛船，也是中國開展的第11次載人航天飛行任務。作為航天員實現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，神舟系列載人飛船由軌道艙、返回艙和推進艙構(gòu)成，是中國可靠性、安全性要求最嚴苛的航天器。
面對空間站任務每年2艘載人飛船的發(fā)射密度，神舟飛船采取了組批研制生產(chǎn)模式。神舟十二號至神舟十五號這4艘是中國首批批產(chǎn)的神舟飛船，神舟十六號飛船則是新一批次載人飛船的首發(fā)船。與之前發(fā)射的飛船相比，新批次載人飛船整體設計方案和技術(shù)狀態(tài)保持穩(wěn)定，可靠性、舒適型、安全性等方面得到進一步提升。
中國空間站首迎航天飛行工程師和載荷專家
神舟十六號航天員乘組由1名首批航天員和2名第三批航天員組成，首次包含航天駕駛員、航天飛行工程師、載荷專家3個航天員類型，中國空間站首次迎來航天飛行工程師和載荷專家。
其中，航天駕駛員景海鵬和航天飛行工程師朱楊柱主要負責直接操縱、管理航天器，以及開展相關(guān)技術(shù)試驗；載荷專家桂海潮是北京航空航天大學的一名教授，主要負責空間科學實驗載荷的在軌操作，在科學、航天工程等領(lǐng)域受過專業(yè)訓練且具有豐富操作經(jīng)驗。
值得一提的是，指令長景海鵬先后參加過神舟七號、九號、十一號載人飛行任務，此次任務是他的第四次飛天之旅，創(chuàng)造了中國人飛天次數(shù)最高紀錄。同時，神舟十六號任務也是第三批航天員首次執(zhí)行飛行任務。
神舟飛船首次與空間站“T”構(gòu)型徑向交會對接
由于神舟十五號載人飛船已經(jīng)對接于中國空間站的前向?qū)涌冢裰凼栞d人飛船入軌后，將采用自主快速交會對接模式，對接于天和核心艙徑向端口，這是空間站三艙“T”字構(gòu)型下實施的首次徑向交會對接任務。
此前，神舟十三號和神舟十四號載人飛船已經(jīng)實施過徑向交會對接，但相比之前的兩次任務，神舟十六號飛船的交會對接過程中，“T”字構(gòu)型的空間站組合體質(zhì)量更大、尺寸更大，給交會對接帶來新的挑戰(zhàn)。專家表示，科研團隊早在空間站在軌建設時就已經(jīng)考慮到這些情況，并開展大量地面仿真實驗，進行了充分驗證，團隊對這次徑向交會對接任務充滿信心。
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