聚焦神舟十号飞天 盘点五大河南制造

发布时间:2013-6-15 21:52    发布者:1770309616
关键词: 神舟十号 , 传感器 , 热控制系统

     6月11日17时38分,神舟十号飞船成功发射升空。令亿万河南人自豪的是,从航天员头盔面窗到热控制系统,从超硬钢锻件到电连接器,从传感器到轴承部件,由河南省诸多高新技术企业生产的“河南造”产品,和“神舟十号”浑然一体在太空遨游。

  热控制系统让飞船“安然遨游”

  “神十”在太空遨游的15天内,需经历“地面段、上升段、轨道段、返回段”四个阶段,要经受各种严酷考验,这就需要可靠有效的热控制系统。此外,狭小的密闭舱内也必须维持规定的大气温度、湿度和压力,严格控制大气成分,为航天员创造适宜生活、工作的人造环境。据悉,新乡航空工业(集团)有限公司为“神十”配套了39项产品,主要集中在目标飞行器的热控系统和生命保障系统中,为航天员安全舒适工作和电子设备正常运行提供保证,确保飞船在太空“安然遨游”。

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  六成“毛细血管”源自郑州

  对于“神十”来说,遍布它周身的电缆以及电连接器,就好比它的“毛细血管”。可以说,每一根电缆、每一个插头、每一个焊点都关系到飞船发射的成败。昨天,记者从航天科技集团693厂获悉,“神十”所用的电连接器,六成产自693厂。据悉,从“神一”到“神十”,所用60.4%的电连接器都出自693厂。和前九次不同的是,此次“神十”,693厂除了像以往一样提供电连接器外,还负责了部分电缆网产品的制作,可以说构建了“神十”的“毛细血管”。

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  超硬钢锻件铸就飞船“钢筋铁骨”

  别看飞船很庞大,其实,它的大部分构件是超硬钢锻件。据悉,从长征二F运载火箭到神舟载人飞船,很多地方用的都是中信重工生产的超硬钢锻件,比如火箭推进舱、飞船逃逸舱。这些锻件的综合性能远远高于普通钢,可以满足飞船稳定升空及在外太空安全飞行的苛刻环境要求。可以形象地说,正是这些超硬钢锻件,铸就了飞船的“钢筋铁骨”。

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  航天员头盔面窗依旧“河南造”

  众所周知,从“神七”首次宇航员空间出舱开始,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心一直为我国宇航员制作航天服上的头盔面窗,而此次“神十”三位航天员航天服上的头盔面窗,依旧由该中心提供。据悉,根据宇航员太空任务性质,头盔面窗分舱内和舱外两种。舱外头盔面窗需要达到抗辐射、抗紫外线、抗冲击等严格要求,能够应对高达300℃的温差。舱内头盔面窗着重解决的是舒适性和透光性,为航天员出色完成工作提供人体工程学上的保障,在意外情况下也可以短时间内防护宇航员安全。

  由于“神十”宇航员没有出舱任务,所以,此次该中心提供的是注重舒适的舱内头盔面窗,性能跟“神九”上使用的头盔面窗基本一致。

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 飞船核心部位的轴承来自洛阳

  在神舟系列飞船及运载火箭上,应用的大量轴承部件来自我省两家企业:河南煤化集团洛阳LYC轴承有限公司和洛阳轴研科技股份有限公司。

  据了解,洛阳LYC轴承有限公司生产的轴承大多用在飞船、火箭的核心和关键部位,表现出色,多次获得了中国载人航天工程办公室的表彰。

  该公司的轴承很轻,达到了国际通用标准的最高精度级别,而其技术水平在国际上处于先进地位。 1.jpg  

   同样,洛阳轴研科技股份有限公司承担了我国载人航天系统中七大系统的特种轴承研究任务,除了航天员、载人飞船、运载火箭、着陆场等系统外,公司还参与了空间实验室系统的专用轴承研制工作。(东方今报)


有关:神十飞天 看当代自动化

  众所周知,当代航天工程是一项非常庞大系统工程,需要计算、电子、控制等领域都要有上佳的表现才能胜任这一系列的工作。整个航天工具的运行中,自动化控制一直占据项目主流,通过它来实现航天器的平稳运行。

  我们印象中的航天器特别是飞船类航天工具,应该是可能通过宇航员来直接进行飞行控制的,但是受限于现实技术,大部份环地球飞行器都是地面指令发出与飞船本身自动化控制合力完成。

  目前,我国载人航天工程中,神舟系列飞船及天宫一号都是通过此类形式完成飞行任务,通过分布的全国的监测站对飞行器实时状态进行监控。

6.jpg 神舟十号与天宫一号对接

  神十的发射直播中,在其太阳能帆板展开时,我们可以清楚的听到技术人员报出帆板指令发出,然后从飞船外部监控探头清晰看到帆板迅速展开,再次印证地面指令与飞船自动化之间的关系。在此次神舟十号十五天的在轨运行中,还将与天宫一号进行交汇对接,这是继神九之后的再一次对接任务。

  对接分两次执行,一次为自动化对接,一次为航天员手动对接。作为自动化行业人士,我们关心更多的是自动化对接。天宫一号的对接机构共有118个传感器进行测量,5个控制器接发指令,上千个齿轮轴承进行力和运动的传递,通过14个电机和电磁拖动机构进行动作,数以万计的零件和紧固件组成复杂的、机电一体化的周边式对接机构,中间留有直径800毫米的人孔通道。这种活动部件多、传动链长、精度要求高的产品,必须有系统集成的工程化设计才能完成。

  同时,在整体对接过程中核心部分必是自动化控制。不管现在还是以后虽然会进行手动对接,但是手动只是在恶劣太空环境下导致空间设备软硬件故障之时才会采取的备用措施,大多数正常情况下,自动化控制才是主流。

  未来随着众多基础科技的不断突破,自动化不管是在我们的科研探索还是工业生产中都将是重点发展方向,没有之一。


另:  神舟十号飞船发射圆满成功,意味着从这一刻起,我国载人航天的重点将由载人飞船转向建造空间实验室和未来空间站。神十成为通向我国未来空间站计划的重要里程碑。神十的发射直播中,在其太阳能帆板展开时,我们可以清楚的听到技术人员报出帆板指令发出,然后从飞船外部监控探头清晰看到帆板迅速展开,再次印证地面指令与飞船自动化之间的关系。在此次神舟十号十五天的在轨运行中,还将与天宫一号进行交汇对接,这是继神九之后的再一次对接任务。

  从神舟五号到神舟九号任务,都是为了验证飞船自身的技术,神舟九号突破并掌握了载人交会对接技术,具备作为空间站的天地往返载人运输系统的能力。目前,神舟十号飞船的任务不再是试验,而是将执行“太空班车”任务,为空间站提供人员和物资运输保障等。这意味着中国将拥有一个可以实际应用的天地往返运输系统,这是中国航天科技的又一重大突破。 9.jpg  

   当代航天工程是一项非常庞大系统工程,需要计算、电子、控制等领域都要有上佳的表现才能胜任这一系列的工作。整个航天工具的运行中,自动化控制一直占据项目主流,通过它来实现航天器的平稳运行。未来随着众多基础科技的不断突破,自动化不管是在我们的科研探素还是工业生产中都将是重点发展方向。

  些次太空对接分两次执行,一次为自动化对接,一次为航天员手动对接。作为自动化行业人士,我们关心更多的是自动化对接。天宫一号的对接机构共有118个传感器进行测量,5个控制器接发指令,上千个齿轮轴承进行力和运动的传递,通过14个电机和电磁拖动机构进行动作,数以万计的零件和紧固件组成复杂的、机电一体化的周边式对接机构,中间留有直径800毫米的人孔通道。这种活动部件多、传动链长、精度要求高的产品,必须有系统集成的工程化设计才能完成。

  同时,在整体对接过程中核心部分必是自动化控制。不管现在还是以后虽然会进行手动对接,但是手动只是在恶劣太空环境下导致空间设备软硬件故障之时才会采取的备用措施,大多数正常情况下,自动化控制才是主流。

  中国将开始研究太空快速对接技术

  两个航天器在太空进行交会对接是一项相当复杂的技术,这也是苏联/俄罗斯、美国和中国把它放在航天员太空出舱活动之后,再通过多次发射来攻克它的重要原因。苏联/俄罗斯的航天器从20世纪60年代就突破了空间交会对接技术,但在2010年还是出现了空间交会对接故障。中国将在2012年前实现航天员出仓活动以及航天器在太空对接技术的突破,这两项关键技术将为未来组建空间站甚至登月积累技术基础。

  中国载人航天工程办公室副主任武平称,早在上世纪六十年代美苏就以快速模式多次进行交会对接,俄罗斯成功实施了三次快速交会对接,今年上半年联盟载人飞船一次是三月一次是五月两次与空间站实施快速交会对接,可以说实现快速对接对于空间救援特殊要求的货运运输任务都是很有意义的,但是快速对接也对追踪飞行器的测控系统航天员适应能力提出了更高的要求,同时也对发射窗口的选择开了很多约束条件。此次的神十任务仍然采用神八神九一样的模式两天对接。后续将根据中国空间站建设需要,开展快速对接技术的研究应用。

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    中国将研究快速对接技术。今年上半年俄罗斯“联盟”飞船先后3次与空间站实施快速交会对接。使用快速对接模式有两个好处:一是宇航员在出现失重感时已经快要抵达目的地,这使飞行变得更加舒适;二是可以将科研用品,特别是生物制剂尽快送到空间站,这对某些实验来说非常重要。一名前往国际空间站工作的俄罗斯航天员称,鉴于抵达时间大大缩短,可以考虑把冰淇淋带到空间站上吃。但快速对接也对追踪飞行器的测控系统提出更高要求,同时对发射窗口的选择增加了很多约束条件,这次神十任务仍然采用神八、神九一样的模式,花费两天对接,但后续将根据中国空间站建设需要,开展快速对接技术的研究应用。

  中国未来空间站2020年将完成组建

  根据我国载人航天“三步走”的发展战略,第一步,掌握载人航天技术,使我国成为世界上第三个能够独立研制、成功发射和顺利回收载人航天器的国家。第二步,突破航天员出舱活动与飞行器空间交会对接的关键技术,实施空间实验室工程。第三步,2015年以后建造20吨级的空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

  神舟十号任务还处于第二步当中。据介绍,现在交会对接任务如此重,因为它是将来空间站建造必须掌握的技术。因为没有任何一个火箭可以一次性把空间站打上去,即使能行,效率也不高,未来空间站的多个舱都是在在轨组装基础上完成建造的。根据规划,2015年前,我国将再陆续发射天宫二号、天宫三号两个空间实验室,中国空间站工程将在2020年前后完成组建、建造。

  空间站将实现废气废液要循环利用

  载人航天工程总设计师周建平此前接受采访时介绍,空间站是一个很复杂的航天器,空间站有三个舱段,要运行十年的寿命,技术上的挑战相当大。空间站需要有效的补给,代价非常高,因此需要采用再生的方式,追求最高效的可循环的途径。比如人在生活过程中产生的废气、废液都要能够处理,循环利用,尽量减少地面补给。

  据介绍,验证了这些关键技术以后,我国会首先发射空间站的核心舱,所谓核心舱,它能够提供空间站的控制、供电,包括环境控制、生命保障,数据管理等等。作为控制中枢来管理整个空间站。然后再相继发射两个实验舱,这三个舱是20吨级的舱,在太空近地轨道上对这三个舱进行对接组装,最后构成一个丁字形、T字形的空间站。 7.jpg  

   空间站建成以后,一方面是具有航天大国或者强国的象征性意义,另一方面,从经济上、整个科学研究上也要赋予其独特的性能,使其物有所值。空间站建成后,驻站人员的交替、实验设备的更换和所需物资包括生活用品的供给,都将由神舟号系列飞船承担。

  在1984年的一次太空探索中,发现号航天器的废水通风系统失灵,导致航天器外形成一个非常大的尿液冰柱。意识到冰柱会在返航时破裂,并损坏航天器上的隔热层,宇航员只得用飞船机器臂将其打碎。航天器的隔热层保住了,但宇航员不得不关闭尿液收集系统。这场危机虽然得以避免,但宇航员们在这个6天任务的剩余时间里,再也没有厕所可用。


再另:

八大领域助力神十飞天 各显神通

2013年6月11日17点38分,全球再次把目光聚焦于中国酒泉——我国卫星发射试验基地。现场聚集了众多关注,目睹这次航十的升空。随着一声“点火”,神十发出轰隆的巨响,拖着长长的尾焰,载着我国三位宇航向太空出发。

  神舟十号的胜利升空,再一次推进了我国航天事业。而在飞天的幕后,各领域也是各显神通,助力神十飞天。下面我们就一一揭开他们的神秘面纱。

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  1、3D打印的坐垫——“空中襁褓”

  此次神舟十号飞船的坐垫是3D打印的。为神十航天员量身设计的这款坐垫全称为"赋型缓冲减振坐垫"。"这种坐垫作为航天员大系统中一个重要部件,可有效减轻飞船升空和着陆时产生的加速度和颠簸对航天员身体的影响,保护航天员的生命安全。"天津大学快速成形中心主任崔国起说。

  航天员在太空生活一段时间后,体内的钙质会大量流失,骨质在降落过程中非常脆弱,如果不能有效加以保护,着陆时的冲击很可能使航天员出现骨折等危险。赋形减振坐垫是根据航天员形体的不同特征而量体定制的一种吸能坐垫,可在发生撞击的瞬间有效地分散人体的应力,避免人体出现损伤。"

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3D打印坐垫样品

  崔国起介绍说:"为了保护航天员的安全,航天员的坐垫设计有点像澡盆的复杂曲面形状。升空过程中,宇航员的腿部和上身是蜷在一起的,坐垫是用聚安酯等复合材料制作的,平均厚度大体在70毫米左右,它可提高舒适性。"飞船返回时,坐垫可在发生撞击的瞬间,有效分散人体的应力。

  崔国起说,通俗一点讲,这个坐垫就是航天员的"空中襁褓"。

  2、光学成像系统

  由中科院西安光学精密机械研究所研制、安装于长征-2F运载火箭及神舟十号运输飞船的箭载、船载监测摄像装置,成功获取了神舟十号飞船发射过程中助推器分离、一二级火箭分离、整流罩分离、星箭分离和推进舱外图像。在此后的交会对接试验中,船载器载摄像装置还将拍摄神十与天宫对接实时画面及航天员舱内工作精彩画面。

  西安光学精密机械研究所研制的另一精密设备"光学成像敏感器光学系统",曾成功导航神八、神九与天宫的深情之吻。此次随神十飞天,将再次导航神十与天宫的首次自动交会对接。

  航天员手动控制神九飞船与天宫一号交会对接,主要依靠的是TV摄像机、靶标、综合电子显示屏和两个特殊的"手柄"。由中科院长春光学精密机械与物理研究所研制的安装于神舟十号飞船上的TV摄像机和安装在天宫一号上的靶标,组成了手控交会对接的瞄准测量系统,成为航天员实施"太空穿针"绝技的"眼睛",在神十与天宫的交会对接试验任务中发挥至关重要的作用。  3、雷达监测——神十之眼

  在"神舟十号"发射前,需要提前探知飞行途中的"障碍物"计算轨道,规避潜在危险;在"神舟十号"发射升空过程中,还需要实时观测飞行轨道调整飞行姿态。

  "神舟十号"只有擦亮"双眼",才能安全准确地到达预定轨道。地面雷达测量站就是"神舟十号"的眼睛。

  "'神十之眼'具有超强的'视力'"太原卫星发射中心的科技人员介绍,此次,参加"神舟十号"任务的太原大功率雷达组,技术比较先进,具有测量距离远、弧段长、精度高和抗干扰能力强等显著特点。雷达对近地面轨道太空垃圾的监测和识别最小已经达到分米级,就是说几百公里高的近地面轨道上,直径一分米的物体"神十之眼"都"看"得到。

  4、特殊材料塑造飞船有机外衣

  从"东方红一号"到"风云"、"资源"等系列卫星,再到"神舟"飞船,我国航天器的"有机外衣"都出自中科院上海有机化学研究所。这种银灰色的飞船"衣料",由高分子黏接剂加无机填料制成。有着耐热、抗辐射、调节温度的多种功能,确保了船体和宇航员的安全。

  舷窗是神舟飞船了解外面世界的"眼睛",其制作材料必须明亮透彻,同时必须能"忍受"返回舱穿越大气层时剧烈摩擦所产生的摄氏千度的高温。由中科院上海硅酸盐研究所研制的多层结构舷窗材料是一种特殊的玻璃,牢固程度远远大于飞机。为避免舷窗玻璃被太空的高能粒子"打花",舷窗表面涂上了防污染涂层,确保"眼睛"始终明亮如一。

  5、导流槽给神十“消暑”

  据悉,在神舟十号的密闭舱中,还有来自新乡航空工业(集团)有限公司提供的多达39项各类产品。这家公司此次提供的产品,主要被运用在了目标飞行器的热控系统和生命保障系统中,简单地说,就好像是一个太空"空调"。除了能保温,神舟飞船飞天常常还需要"消暑",尤其是运载火箭发射阶段,强大的动力和摩擦会瞬间产生极高的温度,在这时候,导流槽的可靠度就是保障飞行安全的关键。

  6、拦截臂打捞网——求援利器

 

 位于临海市杜桥镇的浙江四兄绳业有限公司  此次神舟十号飞船发射海上应急救援保障任务由交通运输部救捞局牵头承担,主要是组织救援力量对上升段应急溅落在海

上的飞船返回舱和航天员实施搜索回收和救援任务。交通运输部救捞局共派遣4艘大型现代化救助船和4架海上专业救助直升机。而其中用来实施救援的打捞设备——拦截臂打捞网,就是由位于临海市杜桥镇的浙江四兄绳业有限公司制造的。

  浙江四兄绳业有限公司和相关科研院所合作攻关,采用先进工艺生产出具有国际先进水平的超高分子聚乙烯绳索,能承受56吨的拉力,强度是钢丝绳的15倍,成为神舟系列飞船专用绳索,并在这次用于神舟十号发射任务的相关船只上。

  7、太空中的话音系统——蓝牙耳机

  在神舟九号飞船与天宫一号空间实验室对接后,航天员进入天宫一号开展的各种在轨任务时,由于佩戴有线头戴,在语音通信中无法在空间实验室内任意活动,而且在飞船停靠期间,当航天员回到轨道舱就无法与地面通话,给任务的顺利执行带来许多不便。为了解决这些问题,舱内无线语音系统应运而生,用以提高航天员在轨工作的方便性。

  研制人员们通过对各种短距离无线通信技术如蓝牙无线通信、红外通信、IEEE802.11无线局域网等技术进行了综合比较,最终选择了蓝牙无线通信技术来实现舱内无线话音系统。

  蓝牙技术在民用领域被广泛应用于局域网中各类数据及语音设备,如PC、拨号网络、笔记本电脑等设备上。而研制舱内无线话音系统可充分利用民用领域的高品质的蓝牙耳机、蓝牙适配器,通过增加接口匹配电路实现蓝牙匹配器与原有话音处理设备的语音接口匹配,从而实现无线话音通信功能。

  8、飞船动力系统——太阳能电池翼

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 有关专家解说神舟十号电源系统,特别是太阳能电池翼。

  "宇宙飞船飞行时,在光照区用太阳能电池发电、供电,阴影区用化学电池供电。"811所专家说,飞船升空前,电池充满电,发射点火和飞行过程中用的都是化学电池。化学电池充满电后正常放电是1-2小时,这是考虑到飞行中可能发生的各种因素,如绕地球飞行第一圈时假设太阳能帆板未能正常打开,就需要飞第二圈时再次尝试,而绕地球飞行一圈的时间是91分钟。  "太阳能电池翼共8块电池板,一边4块,发电功率是1800瓦。"811所专家介绍,太阳能电池一边给宇宙飞船供电,一边为蓄电池充电。绕地飞行一圈的91分钟里,54分钟在光照区,37分钟在阴影区,电源设计充分利用了这54分钟。

  据八院退休专家陶建中介绍,"神十"的太阳能电池转化效率达到26%左右,这在世界上是处于领先水平的。

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wangxn2000 发表于 2013-6-22 00:11:27
lanzhendan 发表于 2013-6-23 22:19:07
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zhizhizhi 发表于 2013-6-25 12:32:09
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