剛?cè)岵?jì)護(hù)神舟！細(xì)數(shù)神舟十四號(hào)背后的“守護(hù)者們”

6月5日，由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的神舟十四號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，并與中國(guó)空間站天和核心艙完成全自主快速交會(huì)對(duì)接。

載人航天，人命關(guān)天，神舟系列載人飛船作為我國(guó)唯一的天地往返載人航天器，是我國(guó)可靠性、安全性要求最苛刻的航天任務(wù)。此次任務(wù)中，五院多個(gè)單位的科研人員為神舟十四號(hào)的飛天提供了技術(shù)硬支撐，也為各項(xiàng)生產(chǎn)與測(cè)試任務(wù)的順利進(jìn)行提供了保障，剛?cè)岵?jì)護(hù)航神舟十四號(hào)“一騎掌天宮”。

太空“天路”時(shí)刻在線

在神舟十四號(hào)發(fā)射任務(wù)中，由五院西安分院研制的中繼終端、天線網(wǎng)絡(luò)和儀表控制器應(yīng)用軟件將繼續(xù)為航天員保駕護(hù)航，讓“感覺(jué)良好”始終在線。

中繼終端是地面對(duì)飛船進(jìn)行測(cè)控和通信的重要設(shè)備。當(dāng)神舟十四號(hào)飛船進(jìn)入預(yù)定軌道后，飛船中繼終端便開始工作，完成對(duì)天鏈中繼衛(wèi)星的捕獲跟蹤，建立從飛船到天鏈中繼衛(wèi)星再到地面的通信鏈路，確保地面的測(cè)試人員實(shí)時(shí)掌握飛船的飛行狀態(tài)。通過(guò)中繼終端與天鏈中繼衛(wèi)星建立的天基測(cè)控通信系統(tǒng)，可將地面對(duì)神舟十四號(hào)飛船的測(cè)控覆蓋率提高到90%以上。

神舟十四號(hào)飛船上的天線網(wǎng)絡(luò)雖然“身板小”，但卻是飛船天線信號(hào)的樞紐。如果將飛船的天線信號(hào)通路系統(tǒng)比作鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的話，那么一路路的信號(hào)就是火車，天線網(wǎng)絡(luò)更像是火車軌道和火車站調(diào)換軌道的道扳，飛船上10余副天線的信號(hào)接收和發(fā)送都是通過(guò)天線網(wǎng)絡(luò)來(lái)為其提供信號(hào)通路的。

儀表控制器應(yīng)用軟件發(fā)揮著隨身“秘書”的重要作用，能將神舟十四號(hào)飛船上所有分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并轉(zhuǎn)換為航天員可以直觀識(shí)別和操作的內(nèi)容顯示在儀表上。儀表控制器應(yīng)用軟件采用獨(dú)特的圖形顯示技術(shù)，通過(guò)文字、圖形、動(dòng)畫的方式，顯示出飛船軌跡、姿態(tài)、飛行狀態(tài)以及各分系統(tǒng)信息。

控溫“外衣”護(hù)飛天

在空間站建造階段，神舟飛船面臨長(zhǎng)周期大溫差下的艙體溫度控制的難關(guān)。空間站組合體飛行時(shí)，神舟飛船可能會(huì)被其他艙體持續(xù)遮擋，造成飛船長(zhǎng)時(shí)間處于太陽(yáng)無(wú)法照射下的極低溫度環(huán)境下，最低溫度甚至低于零下100攝氏度。而當(dāng)空間站處于某些構(gòu)型時(shí)，飛船的局部區(qū)域又會(huì)持續(xù)受到太陽(yáng)輻照，最高溫度超過(guò)100攝氏度，為航天員的健康和飛船設(shè)備的正常工作帶來(lái)了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

針對(duì)這一控溫難題，五院的工程師們開展了大量技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計(jì)并研制了一款神奇的控溫“外衣”——低吸收-低發(fā)射型熱控涂層，既能有效減弱太陽(yáng)輻照導(dǎo)致的溫度升高，又能有效阻隔飛船內(nèi)部向外部深冷環(huán)境的輻射漏熱，避免艙內(nèi)溫度的不斷降低，保障神舟飛船在長(zhǎng)期的極端高低溫外部環(huán)境下，依然能夠讓艙內(nèi)處于適宜的溫度范圍。

在神舟十三號(hào)任務(wù)期間，這一新型控溫“外衣”讓飛船的艙內(nèi)環(huán)境溫度能夠始終控制在18至26攝氏度，經(jīng)受住了長(zhǎng)達(dá)半年的在軌考驗(yàn)。現(xiàn)在，神舟十四號(hào)載人飛船再次身著這一新型“外衣”開啟空間站任務(wù)新征程，守護(hù)航天員安全。

在軌軟件更新保安全

在神舟十四號(hào)飛船上，五院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。其中，510所研制的綜合顯示單元、音頻單元和機(jī)械臂操作臺(tái)是空間站的“晴雨表”、“順風(fēng)耳”和“指揮臺(tái)”，需要在空間站在軌運(yùn)行的過(guò)程中不斷根據(jù)航天器在軌情況實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)和軟件功能，確保空間站組合體重要單機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)能夠?qū)崟r(shí)精準(zhǔn)地反應(yīng)各類航天器的運(yùn)行狀態(tài)。

軟件研制團(tuán)隊(duì)提出了高可靠軟件的在軌注入方案，通過(guò)空間站通信終端、中繼通信衛(wèi)星、地面測(cè)控站等實(shí)現(xiàn)全天候在軌軟件更新與維護(hù)，確保“晴雨表”、“順風(fēng)耳”和“指揮臺(tái)”能夠靈活應(yīng)對(duì)各類空間環(huán)境和設(shè)備變化。

目前，由510所信息與軟件中心自主研發(fā)的天地在軌注入系統(tǒng)已完成了10余次在軌軟件升級(jí)，不僅為天舟三、四號(hào)貨運(yùn)飛船，神舟十三、十四號(hào)載人飛船的成功對(duì)接提供了重要支持，更為航天員日常生活和工作提供了安全和堅(jiān)實(shí)的保障。

深挖內(nèi)潛賦動(dòng)能

神舟系列飛船艙體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的高可靠研制和按期交付，直接保障航天員的生命安全，直接關(guān)系我國(guó)空間站建造任務(wù)的順利推進(jìn)。五院529廠通過(guò)開展工藝改進(jìn)優(yōu)化、生產(chǎn)能力提升、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)量化等手段，進(jìn)一步提升型號(hào)研制效率，確保艙體結(jié)構(gòu)高質(zhì)量交付。

神舟飛船艙體結(jié)構(gòu)定型批產(chǎn)以來(lái)，529廠工藝人員不斷關(guān)注研制過(guò)程中工藝短線環(huán)節(jié)，實(shí)施工藝改進(jìn)，采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)手工變自動(dòng)，確保艙體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量一致性：采用觸發(fā)式光學(xué)測(cè)頭宏程序自動(dòng)測(cè)量手段，實(shí)現(xiàn)了艙體輪廓度精準(zhǔn)快速測(cè)量；采用三維掃描及模型投影技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于產(chǎn)品本身的輪廓線框可視化表征。

529廠通過(guò)拓展設(shè)備能力、建設(shè)自動(dòng)化單元等手段，促進(jìn)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。在現(xiàn)有焊接設(shè)備上拓展切削加工功能，實(shí)現(xiàn)焊接-加工-測(cè)量的復(fù)合制造能力，減少了大型艙體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品工序間轉(zhuǎn)運(yùn)、交接及生產(chǎn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，縮短了研制周期。與此同時(shí)，不斷推進(jìn)結(jié)構(gòu)件自動(dòng)化生產(chǎn)單元的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了小批量產(chǎn)品研制任務(wù)的及時(shí)響應(yīng)，進(jìn)一步提升艙體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的研制效率。

“計(jì)量力量”助成功

神舟十四號(hào)任務(wù)的圓滿成功，離不開計(jì)量工作的強(qiáng)力支撐。在神舟十四號(hào)任務(wù)中，五院514所計(jì)量保障任務(wù)涵蓋長(zhǎng)、熱、力、電、無(wú)線電等多個(gè)參數(shù)，包含艙門解鎖裝置核心零部件專項(xiàng)檢測(cè)，振動(dòng)傳感器、頻譜分析儀、變頻器等航天器測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)，測(cè)控基帶設(shè)備、供配電系統(tǒng)等十余種型號(hào)地面專用測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)以及電源檢定等工作。

514所承擔(dān)了神舟十四號(hào)供配電地面測(cè)試系統(tǒng)及配套電纜研制工作。為保證產(chǎn)品的可靠性和安全性，項(xiàng)目組在測(cè)試系統(tǒng)中加入了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與分析處理，以預(yù)測(cè)設(shè)備自身的工作狀態(tài)，并通過(guò)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵元器件參數(shù)的監(jiān)測(cè)與報(bào)警，及時(shí)提醒用戶，有效降低了質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，在設(shè)備的電路和采集算法上也進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)，為設(shè)備整體的可靠性再加一道保障。

514所還承擔(dān)了神舟十四號(hào)載人飛船進(jìn)場(chǎng)前技術(shù)安全條件檢測(cè)保障任務(wù)，有力確保了型號(hào)總裝測(cè)試廠房以及新、老發(fā)射塔架低壓配電設(shè)施的電氣技術(shù)安全，為型號(hào)順利進(jìn)場(chǎng)測(cè)試奠定了重要基礎(chǔ)。

本文轉(zhuǎn)載自“中國(guó)空間技術(shù)研究院，五院總體設(shè)計(jì)部，西安分院，510所，514所，529廠等”，原標(biāo)題《剛?cè)岵?jì)護(hù)神舟！細(xì)數(shù)神舟十四號(hào)背后的“守護(hù)者們”》。

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