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骄傲!成功“问天”,背后有这些四川力量

川观新闻 2022-11-19

7月24日14时22分,海南文昌航天发射场,长征五号B遥三运载火箭托举空间站问天实验舱一飞冲天。


作为中国空间站的首个实验舱,问天实验舱“就位”后,将为航天员开展太空实验提供良好的环境。


有航天专家曾形象比喻:

中国空间站就像一座三室两厅

还带储藏间的“豪宅”

其中,“三室”就是指一个核心舱和两个实验舱

“问天”的加入

拓展了航天员在轨的工作和生活空间

而有一支来自四川的队伍
正是空间站的“精装大师”和“智能管家”


▶敢于超越!噪音控制技术超越国际空间站


承担空间站物资管理分系统研发任务11年以来,位于四川的中国航天科技集团有限公司第七研究院第七设计部(简称“航天科技七院七部”)一直致力于在空间适居技术方向的深入探索。从“天和”核心舱到“问天”实验舱,他们一步步改进,优化航天员的空间生存环境。

国际空间站是各国航天技术学习的榜样,但其睡眠区噪声指标却超过了50分贝。

50分贝是一般普通室内谈话的声音。航天科技七院七部宇航项目技术负责人陈粤海提出:“我们要敢于超越!这样的噪声环境并不真正舒适。”

七部宇航团队从最基础的材料入手,提出了满足太空环境下抗菌、防霉、阻燃、隔音降噪等多约束条件的材料方案,建立了空间适居材料体系,填补了国内长期驻留高可靠高安全性适居材料空白。最终,“天和”核心舱睡眠区的噪声指标控制到了50分贝以下。

航天科技七院七部科研人员参与火箭转运工作。


问天实验舱作为后发舱段,并不满足于这个数字,分系统和总体单位深入沟通协调,对作为在轨备份的“问天”睡眠区不断开展布局优化,反复开展验证试验并持续改进。最终,“问天”实验舱睡眠区的噪声指标进一步降低,可以保证航天员高质量睡眠。

此外,“问天”舱内工作区噪音也不超过60分贝,舱内温度约24摄氏度,湿度约40%。

▶活动空间增大,内装再升级


七院七部的设计师们还让曾经在轨驻留的乘组航天员为“问天”实验舱“内装”改进提需求。

“能否让活动空间再大一些?”航天员反馈。设计师们就为实验舱睡眠区的富裕空间增加储存接口,扩容效果明显。“问天”实验舱内,航天员自由活动空间近50立方米。配置了3个航天员睡眠区、1个全功能卫生区兼储物间。

卫生区的优化也是一项大工程。七部科研人员就结合航天员各状态下的体位参数,针对在轨使用状态、在轨存储状态的不同,设计了卫生区的布局。

在遇到需要在轨堵漏等紧急情况时,“问天”卫生区的弧板可以在轨拆卸。为了便于在轨操作,特别设置了可以避免零件在轨漂浮的“小机关”和对位标识。

七院七部问天物资管理分系统副主任设计师冯琦说,这些设计看起来简单,但是否真的便于在轨操作,还是要考虑失重环境下人体肌肉骨骼力学和视觉特性开展设计。为此,他们还专门开发了一套航天员在轨生活和任务执行的地面前置数字孪生系统。

还有他们,

也为“问天”奉献了四川力量!

↓↓↓


▶四川造为问天实验舱打造“空气净化器”

“漂浮”的空间站为在太空做实验的航天员提供了一个安全的居所,其不仅设有制氧的设备,还配备“空气净化器”,消除在轨航天员活动所产生的二氧化碳、氨气、一氧化氮等有害气体,保证舱内良好的气体环境。

由中国航天科技集团有限公司七院所属的四川航天烽火伺服控制技术有限公司总装集成的二氧化碳去除子系统和微量有害气体去除子系统(以下简称两个子系统),是环控生保分系统的重要组成部分,安装在天宫空间站的核心舱和“问天”实验舱内,用于净化舱内的气体环境,是航天员生命安全不可缺少的保障条件。

两个子系统结构十分紧凑,包含大量异形复杂薄壁管路,管路件的结构紧凑且不规整,在管路件结构优化设计时,还要兼顾零件的实际加工制造误差及装配过程的误差累计。产品内的气体导管在设计时大多选用的是金属硬管,每多一个管路的安装都会不断减少操作空间,给装配工作带来了极大难度,也难以保证装配质量。


公司员工正在焊接两个子系统的管路件

任务团队通过采用“尺寸链积累误差预补偿技术”,在不破坏原有管理布局、性能的前提下,局部采用波纹管替换直管。为了满足空间站的使用要求,他们几乎将市面上有的材料全部找到研究了一遍,最终选用了既能抗外压、耐冲击力,也具有一定柔性特点的波纹管进行替换验证,经过上万次弯折寿命试验、一百多万次高压气体气密试验验证,这个改进措施最终得到认可。


▶运载火箭上的火工品,有97%是“泸州造”

本次发射中,长征五号B遥三运载火箭上的火工品,有97%是“泸州造”。它们出自航天科技七院下属的四川航天川南火工技术有限公司

运载火箭上的点火器、起爆器、非电传爆系统、爆炸螺栓、固体小火箭、分离装置……这些都离不开航天火工公司的研制生产。它们不仅是完成点火、起爆、传爆等功能的装置,不仅用在弹箭星船器等产品上,也是石油钻探行业的必需品。

随着我国航天事业不断提档加速,发射任务频繁,航天火工的生产配套加工也面临产能瓶颈。

怎么办?航天火工公司依托泸州市的研发、制造加工能力,牵头联合地方企业、高校一起成立航天先进制造科技创新战略联盟。

四川航天川南火工技术有限公司内,员工正在进行产品加工

“航天先进制造科技创新战略联盟现有成员单位24家,每家企业各有所长,均具备较强的精加工能力,其中不乏长江机械公司这种自动化、智能化程度非常高的‘专精特新’小巨人企业。”川南火工外协管理处副处长郝宏宇介绍。

得益于航天产业联盟将原本分散的生产力量集中,航天火工公司把90%以上的产品机械加工任务分解至联盟企业,优势力量得以释放到尖端研发之中,“小核心、大协作”新模式在航天内部引起巨大反响。

▶在川央企:研制问天“生命线”

在这场逐梦之旅中,在川央企中国电子科技集团公司第十研究所(简称“中电十所”)多项设备与系统贡献了科技力量。

中电十所牵头研制的陆海天基测控通信系统,构建了新一代综合化测控体系,负责对航天器(飞船、空间站等)进行轨道测量、遥测遥控和数据传输,是航天器升空后与地面的唯一联系,就像放风筝的风筝线,因此也被大家称为航天器的“生命线”。

在此次发射任务中,中电十所还为长征五号B遥三火箭配套了前端视频光传输设备、后端视频光传输设备、前端射频光传输设备以及后端射频光传输设备,这一地面光传输组合在单机综合测试设备、技术阵地、发射阵地塔架、火箭应答机之间搭起了信号传输的“桥梁”,通过远距离的光信号传输,为数据的传输处理提供了高速通道。

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向航天科技工作者致敬!

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刘涛 郭芸芸 川观新闻记者 徐莉莎
编辑 张炼
校对 曾沧海
责编 孙琪
审核 钟莉

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