2022年11月29日23時(shí)08分，神舟十五號(hào)飛船搭載3名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功起航，這是我國(guó)空間站全面完成“T” 字型布局后的第一次載人航天任務(wù)。神舟十五號(hào)載人飛船與空間站對(duì)接之后，中國(guó)空間站將形成“三艙三船”構(gòu)型，分別為“天和艙”、“問(wèn)天艙”、“夢(mèng)天艙”和“天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船”、“神舟十四號(hào)載人飛船”、“神舟十五號(hào)載人飛船”。

和之前載人飛船任務(wù)不同，此次神舟十五成功發(fā)射后，實(shí)現(xiàn)了“神十四”和“神十五”飛船的“宇宙級(jí)”同框，也實(shí)現(xiàn)了中國(guó)航天史上首次航天員乘組在軌輪換。在這艘肩負(fù)著歷史使命的飛船上，510所承擔(dān)了結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、熱控、測(cè)控、儀表與照明、環(huán)控生保等5個(gè)重要分系統(tǒng)中共計(jì)43臺(tái)套產(chǎn)品。這些設(shè)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)，對(duì)神舟十五號(hào)飛船任務(wù)的成功起到了重要的作用。

守護(hù)神！保障“叩問(wèn)無(wú)垠”的出艙之路——艙門(mén)快速檢漏儀

與空間站順利對(duì)接后，航天員要從神舟十五號(hào)飛船進(jìn)入到空間站，期間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng)，都需要打開(kāi)和關(guān)閉艙門(mén)。維持航天員在艙內(nèi)生存的氣體絕對(duì)不能泄露，艙門(mén)是否密封良好具有決定性作用，因此精準(zhǔn)快速檢測(cè)艙門(mén)的密封性至關(guān)重要。艙門(mén)檢漏儀的作用就是檢測(cè)神舟飛船的艙門(mén)是否達(dá)到了密封狀態(tài)，它通過(guò)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(shí)間內(nèi)判斷艙門(mén)是否關(guān)閉完好，并向航天員提供“艙門(mén)已關(guān)好，可以脫航天服”的指令。

圖1艙門(mén)快速檢漏儀

早期的神舟飛船是整艙加壓，通過(guò)檢測(cè)整艙艙壓變化來(lái)判斷艙門(mén)的密封性，這種方法雖準(zhǔn)確、可靠，但缺點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)。510所研發(fā)的艙門(mén)快速檢漏儀正是在這一背景下進(jìn)行改進(jìn)的，實(shí)現(xiàn)了對(duì)神舟飛船艙門(mén)和對(duì)接面的快速、準(zhǔn)確檢漏，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。目前，艙門(mén)快速檢漏儀已經(jīng)成為載人航天器的“必需品”，為航天員艙內(nèi)活動(dòng)提供堅(jiān)實(shí)的安全保障，為載人航天器保駕護(hù)航。

510所已完成艙門(mén)快速檢漏儀的產(chǎn)品化工作，形成了固定式和便攜式，并具有豐富氣路和數(shù)據(jù)接口的型譜化產(chǎn)品，在具有相似環(huán)境的門(mén)體或腔體的密封檢測(cè)領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

照明燈！點(diǎn)亮“探索星際“的神舟之行——艙內(nèi)/外照明設(shè)備

由于“神十五“在軌飛行時(shí)會(huì)周期性經(jīng)過(guò)地球陰影區(qū)，經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的黑暗，因此在與空間站”太空牽手“時(shí)的照明問(wèn)題就非常重要。510所承擔(dān)的載人飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備研制任務(wù)，不僅為航天員提供了艙內(nèi)工作、生活照明，也為載人飛船與空間站在陰影區(qū)的交會(huì)對(duì)接提供了攝像輔助照明。

圖2艙內(nèi)燈

圖3艙外燈

為滿(mǎn)足空間復(fù)雜惡劣環(huán)境要求，“神十五“艙內(nèi)照明設(shè)備（近距離泛光照明）和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備（遠(yuǎn)距離透光照明）采用了先進(jìn)的固態(tài)照明光源。這種光源的優(yōu)點(diǎn)是耐沖擊、抗振動(dòng)、功耗低、穩(wěn)定性高，但受限于發(fā)光材料的性能，固態(tài)照明對(duì)高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感，為此，510所研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了長(zhǎng)期大量的技術(shù)攻關(guān)，最終解決了溫度問(wèn)題。在空間環(huán)境適應(yīng)性的難題上，為降低紫外輻照、總劑量輻照、原子氧等空間特殊環(huán)境對(duì)產(chǎn)品壽命及可靠性的影響，研制團(tuán)隊(duì)先后突破了空間二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、在軌抗特殊空間環(huán)境設(shè)計(jì)、敏感器件抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)等技術(shù)難題。

510所研制的固態(tài)照明加固技術(shù)，在抗輻照方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此可應(yīng)用于核電站等有輻照環(huán)境的一些特殊工業(yè)照明領(lǐng)域中，其加固后良好的抗力學(xué)振動(dòng)能力，也可以滿(mǎn)足礦場(chǎng)、輪船等復(fù)雜工業(yè)環(huán)境的特殊需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

掌舵者！把握“遠(yuǎn)渡宇宙”的飛行方向——顯控、語(yǔ)音、手控儀表

510所作為我國(guó)載人航天器儀表設(shè)備主要承制單位，為我國(guó)神舟系列載人飛船提供了種類(lèi)豐富的艙內(nèi)顯控、語(yǔ)音、手控設(shè)備。

圖4儀表板及儀表產(chǎn)品

綜合顯示單元和時(shí)間單元、發(fā)聲單元、手控左/右面板單元、編碼指令設(shè)備等設(shè)備分別作為作為飛船終端顯示儀表、終端語(yǔ)音儀表、手控終端儀表和終端控制儀表，為航天員提供飛船運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)顯示、語(yǔ)音播報(bào)、運(yùn)動(dòng)控制指令發(fā)送。在飛船飛行期間航天員著航天服被束縛狀態(tài)時(shí)，手控右艙壁單元和開(kāi)關(guān)指令板為其提供必要的操控界面，并具備聲、光反饋功能。

針對(duì)神舟飛船任務(wù)要求，510所在以上儀表產(chǎn)品中應(yīng)用了具備高可靠性和高安全性的處理器平臺(tái)，研發(fā)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中最關(guān)鍵的處理器抗輻照加固技術(shù)，可以確保在復(fù)雜宇宙射線(xiàn)和高速粒子條件下，高速硬件系統(tǒng)正常的工作。該技術(shù)在有輻照環(huán)境的一些特殊工業(yè)領(lǐng)域中，存在非常有價(jià)值的技術(shù)應(yīng)用前景。

定位標(biāo)！指引航天英雄的回家之路——國(guó)際救援示位標(biāo)、微波重力水平開(kāi)關(guān)

神舟飛船在軌任務(wù)結(jié)束后，返回艙將帶著航天員和下行貨物“回家”，如何快速準(zhǔn)確的找到返回艙，直接決定著整個(gè)任務(wù)的成敗和航天員的生命安全，這就用到了510所研制的國(guó)際救援示位標(biāo)和微波重力水平開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品。

圖5國(guó)際救援示位標(biāo)

圖6微重力水平開(kāi)關(guān)

國(guó)際救援示位標(biāo)集定位信息獲取、數(shù)據(jù)處理、編碼調(diào)制發(fā)射于一體，具有高定位準(zhǔn)確性，可實(shí)現(xiàn)緊急狀態(tài)下救援的可靠性和實(shí)效性。返回艙落地后，國(guó)際救援示位標(biāo)會(huì)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電“信標(biāo)“信號(hào)，猶如大海中明亮的“燈塔“指引著方向。這種信標(biāo)信號(hào)符合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)所識(shí)別，從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。

510所自主研制的微波重力水平開(kāi)關(guān)從神舟七號(hào)飛船開(kāi)始，就成功應(yīng)用到神舟系列飛船和嫦娥探月等各類(lèi)型號(hào)任務(wù)中。返回艙的通信天線(xiàn)有兩路，由于艙體落地后的姿態(tài)是不確定的，為保證通信質(zhì)量，需要自動(dòng)接通相對(duì)水平面較高的一路天線(xiàn)，同時(shí)斷開(kāi)另外一路。比起神舟系列飛船早期使用的、有可能污染飛船并危害航天員健康的進(jìn)口單刀雙擲汞開(kāi)關(guān)，微波重力水平開(kāi)關(guān)采用的是更為先進(jìn)可靠的電控技術(shù)，通過(guò)測(cè)量天線(xiàn)敏感軸的重力分量，來(lái)表征天線(xiàn)敏感軸與水平面的夾角，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換通信天線(xiàn)方向，技術(shù)指標(biāo)和安全性、可靠性均優(yōu)于進(jìn)口的汞開(kāi)關(guān)。

減振器！保障儀表穩(wěn)定的必備神器——儀表板減振器

儀表板作為飛船儀表設(shè)備的承重部件，它的整體框架式構(gòu)型就如同一個(gè)“家”一樣，不僅為儀表顯示設(shè)備和主要手控設(shè)備這些“兄弟姐妹”提供獨(dú)立的“私密空間”，而且為它們提供了準(zhǔn)確可靠的安裝接口。這個(gè)“家”通過(guò)四個(gè)金屬橡膠減振器實(shí)現(xiàn)與飛船艙壁的可靠聯(lián)接，四個(gè)金屬橡膠減振器就像四個(gè)“忠誠(chéng)的軟甲衛(wèi)士”，結(jié)構(gòu)上既有金屬的固有特性，又有橡膠的彈性。在飛船發(fā)射、飛行和返回過(guò)程中遇到巨大的振動(dòng)、沖擊等情況時(shí)，能夠?yàn)轱w船上的儀器設(shè)備提供必要的力學(xué)工作環(huán)境，例如在發(fā)射、返回過(guò)程中保證設(shè)備生存，在飛行過(guò)程中改善儀表板上設(shè)備的力學(xué)工作環(huán)境。

延長(zhǎng)器！擺脫引力束縛的最佳工具——操縱棒

在飛船發(fā)射和返回過(guò)程中，航天員的身體被牢牢束縛在座椅上，身體不能前傾以完成對(duì)儀表板上各設(shè)備的操作，為解決這一難題，操縱棒應(yīng)運(yùn)而生。

操縱棒把手是根據(jù)航天員手掌正常抓握狀態(tài)進(jìn)行賦型設(shè)計(jì)的，外部輪廓曲面完美貼合航天員掌心，極大滿(mǎn)足航天員操作過(guò)程中的舒適度要求。操縱棒桿體設(shè)計(jì)為可無(wú)極伸縮式，航天員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整操縱棒的長(zhǎng)度。同時(shí)桿體采用高強(qiáng)度碳纖維材料，比強(qiáng)度高，手感舒適，外觀光澤，極具美感。

集合體！捕捉”太空奇跡“的高新配置——儀表照明分系統(tǒng)軟件產(chǎn)品

儀表照明分系統(tǒng)的綜合顯示單元人機(jī)交互設(shè)備和發(fā)聲單元的配套軟件，通過(guò)內(nèi)總線(xiàn)接收并顯示飛船的重要事件信息，向航天員通報(bào)順序飛行事件、緊急事件、進(jìn)出站事件等顯示信息和語(yǔ)音提示，并對(duì)特別重要的警示信息進(jìn)行多重語(yǔ)音提示或突出顯示，以確保航天員在軌期間能快速掌握返回艙內(nèi)外信息。

儀表照明分系統(tǒng)的手控左面板單元、手控右面板單元、編碼指令版、手控右艙壁等設(shè)備配套的軟件產(chǎn)品向航天員提供必要的操作及控制飛船的相關(guān)顯示界面，能夠高可靠、高實(shí)時(shí)的刷新顯示重要參數(shù)，實(shí)時(shí)響應(yīng)航天員的在軌操作指令，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行有效提示。

儀表與照明分系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品具備極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和極高的可靠性，以保證各類(lèi)故障能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到妥善處理，對(duì)故障狀態(tài)既不漏報(bào)、也不錯(cuò)報(bào)，以滿(mǎn)足航天員在軌執(zhí)行任務(wù)期間的各類(lèi)使用場(chǎng)景，為航天員提供全方位保障，確保航天員順利執(zhí)行在軌操作，完成在軌任務(wù)。

責(zé)任編輯：黃璐