专家揭秘:神舟十四号“飞天神技”知多少?

6月5日10时44分,载有3名航天员的神舟十四号载人飞船成功发射。在此次任务中,中国航天科技集团八院承担了神舟载人飞船的电源分系统、对接机构分系统、推进舱结构与总装、测控通信子系统、总体电路分系统推进舱电缆网及三舱配电器的研制任务。作为中国空间站全面建造阶段的首艘载人飞船,神舟十四号拥有许多不为人知的“飞天神技”。

不惧前所未有的“暗影”遮挡

像一对宽大翅膀、能将太阳光转变为电能的太阳帆板,是神舟十四号载人飞船主要发电设备。

神舟十四号在轨期间,我国空间站建造任务将历经两个实验舱的发射与组装、迎接两艘飞船的到访。随着新成员的陆续加入以及空间站组合体变轨或姿态调整,神舟十四号的太阳帆板将面临前所未有的被遮挡。最复杂的时候,将依次被5个飞行器遮挡。届时,太阳帆板发电将受到较大影响。

当遮挡的“暗影”降临,神舟十四号载人飞船如何确保供电?

据八院811所神舟飞船电源分系统主任设计师钟丹华介绍,在神舟十四号运行前期的遮挡期间,由空间站天和核心舱和天舟四号货运飞船联手为神舟十四号并网供电;在神舟十四号运行中后期的遮挡期间,由于空间站“三舱”(天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱)顺利会师,面对日趋复杂的遮挡情况,空间站能独自承担起为神舟十四号并网供电的任务。

针对长周期全遮挡、复杂间隔遮挡和局部单侧遮挡等各种情况,811所在地面开展了能量平衡仿真分析和试验验证。通过与飞船总体共同协作,811所还制定了电源分系统动态在轨维护管理机制。

在一些特殊情况下,如神舟十四号载人飞船每月一次开机巡检的用电高峰期,空间站组合体构型变化、变轨和调整姿态等“大动作”发生时,会提前开展遮挡复核和能量平衡预计,及时向空间站发出并网供电的邀请。

在对接机构里搭建一条“生命通道”

在太空中,对接机构是将两个航天器连接起来、形成一个“天衣无缝”组合体的重要设备。我国空间站任务中的所有对接机构均由八院研制,11年来,经历了从无人到有人、从自动到手控、从几天到6.5小时、从轴向对接到径向对接的创新突破。

据八院神舟载人飞船对接机构分系统主任设计师姚建介绍,此次,神舟十四号与空间站核心舱实施自主、快速、径向交会对接,停靠在核心舱预留的航天员专用通道。当对接成功后,神舟十四号前端主动对接机构和核心舱的被动对接机构之间,就会形成一条直径80厘米、长约1米的圆形通道,这是航天员进入空间站的“生命通道”。

当航天员穿越这个“生命通道”时,行走方便吗?

八院对接机构的设计师曾在地面进行了各类模拟实验。其中有一项,就是按照航天员体型的最大参数,邀请了一位身高1.8米、体重80多公斤的人员,进行了现场穿越试验,航天员通行感觉良好。

对接通道打开后,航天员就相当于进入了一个大的密封舱。为了保证对接机构100%的密封性,对接机构框面的密封圈最为关键。神舟飞船的密封圈采用双圈设计,安装在主动对接机构的对接面的T型凹槽里。设计师曾对密封圈的材料进行了长达6年的攻关,解决了普通材料在低温环境中的“脆变”特性,以及长期工作后材料老化等一系列问题,为航天员成功打造了一条密不透风的“生命通道”。

精准测控的“千里眼”“顺风耳”

测控通信系统是航天工程的重要组成部分。八院电子所承担了神舟十四号载人飞船测控与通信系统产品的研制工作,覆盖了空空通信、应答机、遥控遥测、图像、话音、天线、数传等专业领域共计32台套产品,承担了载人飞船自主飞行和交会对接阶段的独立测轨、遥测、遥控、图像话音及数据传输等任务。

应答机和空空通信机,是载人飞船测控与通信产品家族里两位最重要成员。应答机用于传输飞船和地面之间的遥测、遥控、话音及测轨数据;空空通信机建立与空间站核心舱之间双向通信链路,主要传输图像、话音及定位数据等,堪称天地之间“千里眼”。

根据空间站工程任务需求,神舟十四号载人飞船所使用的应答机及空空通信机,增加了数据下行链路带宽,重量更轻、体积更小、可靠性更高。

遥测设备是载人飞船健康状态的“晴雨表”,是显示飞船状态的关键设备。神舟十四号飞船,增加了话音数据的同步传输,同时具备话音数据的冗余备份,能更好地为天地通话保驾护航。

话音处理设备堪称神舟飞船的“顺风耳”,是航天员天地通话、器间通话的必需设备,可提供航天员在发射、在轨、返回等环节实时语音通信的保障。

神舟十四号载人飞船的话音处理设备实现了多项技能升级,以确保话音天地长链路传输的可靠性。同时,加解密模块中的密码算法也全新升级,天地加密通话将更具安全性。

发布于 2022-06-06 10:06:02
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