| 新京報(bào)訊（記者 李玉坤）4月29日，空間站天和核心艙發(fā)射圓滿成功，中國(guó)空間站距離我們又近了一步。作為空間站的核心艙段，核心艙是空間站的主要控制節(jié)點(diǎn)，是未來空間站的指揮控制中心。 “問天”及“夢(mèng)天”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙交會(huì)對(duì)接后，三者將形成T字型的天宮空間站。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青介紹，“中國(guó)空間站設(shè)計(jì)在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。我們從設(shè)計(jì)伊始就開展了長(zhǎng)壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計(jì)。具體來講，就是以系統(tǒng)和產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命和固有可靠性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，配合開展系統(tǒng)和產(chǎn)品在軌故障診斷、處置預(yù)案設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、可靠性的既定目標(biāo)。” 熱管輻射器 降低被空間碎片擊穿風(fēng)險(xiǎn) 空間站在軌運(yùn)行后，在微流星、空間碎片撞擊等意外損傷的條件下，有可能會(huì)出現(xiàn)較大的裂紋，從而引起艙體泄漏、艙體開窗、撕裂等災(zāi)難性事故。 結(jié)構(gòu)研制團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。這個(gè)新增的子系統(tǒng)就像體檢醫(yī)生一樣，能夠在軌對(duì)承受的載荷以及自身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也能夠?qū)臻g碎片等“飛來橫禍”進(jìn)行監(jiān)測(cè)、定位和報(bào)警，一旦發(fā)現(xiàn)有空間碎片撞擊上來，能迅速及時(shí)地報(bào)警，第一時(shí)間通知地面和航天員，立即處理。它還能對(duì)艙內(nèi)的壓力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)不同的壓力指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)報(bào)警。 航天科技集團(tuán)五院空間站熱控分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師韓海鷹介紹，為了應(yīng)對(duì)空間碎片等“勁敵”的攻擊，天和核心艙熱控分系統(tǒng)針對(duì)長(zhǎng)壽命可靠性問題，在載人二期的基礎(chǔ)上，開展了健壯性設(shè)計(jì)，為空間站安裝了兩條相當(dāng)于“大動(dòng)脈”的管子——熱管輻射器，以減少流體管在外暴露的面積，大大降低被空間碎片擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。 艙門保護(hù)罩 艙外用保護(hù)罩為卷簾式結(jié)構(gòu)，便于操作 空間站天和核心艙有多個(gè)大小不一、形狀不一的艙門，當(dāng)航天員在空間站艙間穿行或出艙時(shí)，艙門沿著艙門門軸旋轉(zhuǎn)處于側(cè)開狀態(tài)，通過艙門過程中，存在對(duì)艙門門體密封圈剮蹭的風(fēng)險(xiǎn)，一旦密封圈受損，艙門密閉失效，就可能影響航天員的生存環(huán)境。為保護(hù)艙門門體密封圈不受剮蹭，航天科技集團(tuán)五院專門研制了艙門保護(hù)罩。 艙門保護(hù)罩功能雖然單一，但針對(duì)空間站的使用高要求，具有操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、使用次數(shù)多的特點(diǎn)。 根據(jù)艙內(nèi)和艙外兩種不同的操作環(huán)境，空間站核心艙分別研制了2種狀態(tài)的艙門保護(hù)罩，包括艙內(nèi)用艙門保護(hù)罩和艙外用可展收艙門保護(hù)罩。為了便于航天員操作，艙內(nèi)用艙門保護(hù)罩為罩蓋式結(jié)構(gòu)，就像落地電風(fēng)扇防塵罩，使用時(shí)只需要航天員將艙門保護(hù)罩口部撐開套在艙門上即可；艙外用艙門保護(hù)罩為卷簾式結(jié)構(gòu)，使用時(shí)航天員只需“抓”“套”“拉”幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作步驟即可完成。 太陽(yáng)電池翼 收攏后只有一本書的厚度 天和核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽(yáng)翼，其雙翼展開面積可達(dá)134平方米。這是我國(guó)首次采用柔性太陽(yáng)翼作為航天器的能量來源。 與傳統(tǒng)剛性、半剛性的太陽(yáng)電池翼相比，柔性翼全部收攏后只有一本書的厚度，僅為剛性太陽(yáng)翼的1/15，同時(shí)，展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9KW的電能，在滿足艙內(nèi)所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。 核心艙作為我國(guó)壽命設(shè)計(jì)要求最長(zhǎng)的一個(gè)飛行器，對(duì)所有產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命提出了最高要求。太陽(yáng)翼作為艙外產(chǎn)品，要面對(duì)的空間環(huán)境極其惡劣，除了需要經(jīng)歷88000次±100℃的高低溫循環(huán)外，還要經(jīng)受低軌環(huán)境中原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等多種空間環(huán)境的考驗(yàn)。航天科技集團(tuán)八院805所柔性太陽(yáng)電池翼研制團(tuán)隊(duì)開展了3年多的方案論證和比較工作，經(jīng)過大量的地面模擬長(zhǎng)壽命測(cè)試。 比如，太陽(yáng)翼上的張緊機(jī)構(gòu)看似是一根簡(jiǎn)單的鋼絲繩，但其實(shí)是一套恒力彈簧繩索系統(tǒng)，通過它的不斷伸縮才能保證太陽(yáng)翼在高低溫環(huán)境下的足夠剛度以及姿態(tài)控制。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān)，地面完成了40萬(wàn)次熱真空疲勞壽命試驗(yàn)、100萬(wàn)次常溫常壓壽命試驗(yàn)，充分驗(yàn)證了產(chǎn)品的高可靠、長(zhǎng)壽命。 空間機(jī)械臂 六維力傳感器打破國(guó)外壟斷 空間站機(jī)械臂主要承擔(dān)著懸停飛行器捕獲、輔助航天員艙外活動(dòng)、艙外貨物搬運(yùn)、艙體狀態(tài)檢查、載荷照料等重要任務(wù)。由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司四院44所自主為機(jī)械臂研制了3款傳感器。 其中，六維力傳感器是三款傳感器中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、研制難度最大的一款，能夠同時(shí)測(cè)量三個(gè)方向上的力分量和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的力矩分量；一維力傳感器主要負(fù)責(zé)機(jī)械臂末端執(zhí)行器在實(shí)施目標(biāo)抓取和拖動(dòng)功能時(shí)，對(duì)拖動(dòng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)；一維力矩傳感器則用于感知機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所承載的力矩，實(shí)現(xiàn)整臂的柔順控制。 三款傳感器產(chǎn)品作為機(jī)械臂進(jìn)行伸縮、扭轉(zhuǎn)、抓握和拖動(dòng)等動(dòng)作時(shí)各關(guān)鍵部位的測(cè)力元件，就像機(jī)械臂的“觸覺神經(jīng)”，能夠?qū)崟r(shí)將力學(xué)參量反饋至機(jī)械臂的“大腦”，為機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制提供重要依據(jù)，使機(jī)械臂具備強(qiáng)大的自由運(yùn)動(dòng)能力。 這三款傳感器產(chǎn)品是航天四院44所歷時(shí)10年打造出的，具備體積小、質(zhì)量輕、空間環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、精度及可靠性高、可在軌穩(wěn)定運(yùn)行15年以上等特點(diǎn)，特別是六維力傳感器作為國(guó)內(nèi)首款、目前唯一一款自主研制的能夠?qū)崿F(xiàn)空間環(huán)境下同時(shí)測(cè)量6個(gè)力和力矩分量并且成功搭載空間站應(yīng)用的傳感器產(chǎn)品，成功打破了國(guó)外在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，對(duì)于在該領(lǐng)域進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化具有重要意義。 太空廚房 可定量分配常溫水和熱水，濾除銀離子 在太空中，航天員的身體健康狀況尤為重要。在核心艙上，安裝了很多監(jiān)測(cè)航天員身體狀況的醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備。這些產(chǎn)品都是由航天科技集團(tuán)九院771所負(fù)責(zé)研制生產(chǎn)。 例如，常規(guī)醫(yī)監(jiān)設(shè)備可以為航天員在長(zhǎng)期飛行中的生理健康狀態(tài)和功能提供全面有效的醫(yī)學(xué)監(jiān)督和保障；無線生理信號(hào)檢測(cè)裝置負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)航天員心電、呼吸、體溫；睡眠監(jiān)護(hù)儀能夠采集航天員睡眠時(shí)產(chǎn)生的多路生理信號(hào)，為航天員睡眠質(zhì)量做定期評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)；采集航天員常規(guī)心電、運(yùn)動(dòng)心電、動(dòng)態(tài)心電、搶救心電的12導(dǎo)同步心電信號(hào)的動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)儀；無創(chuàng)血液動(dòng)力學(xué)監(jiān)護(hù)儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)航天員一導(dǎo)心電和二導(dǎo)脈搏的無創(chuàng)監(jiān)測(cè)，協(xié)助完成航天員的脈搏量、心排量、外周血管阻力等各項(xiàng)血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)的健康監(jiān)督。 此外，為方便航天員長(zhǎng)期飛行中的飲食需求，771所提供了多種太空廚房食品設(shè)備。熱風(fēng)加熱裝置可將航天食品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)加熱到適合在軌食用的溫度；微波加熱裝置則用于加熱非金屬包裝類的食品和飲用水等；飲水分配器除了加熱日常飲用水，還能定量分配常溫水和熱水，濾除水中的銀離子，保證航天員健康飲水。 新京報(bào)記者 李玉坤 編輯 白爽 校對(duì) 趙琳 來源：新京報(bào) |
