中秋之夜,天宫二号成功发射,天宫二号集成了一大批科技创新成果,是当之无愧的创新产品,今天作者带着大家一览天宫二号的创新点,领略我国航天工作者们用科技创新打造的“五星太空之家”。
发射时中高低温交叉的“冰火两重天”,剧烈震动的严峻挑战,充斥着高能粒子、宇宙射线的恶劣环境……在这样的条件下,天宫二号如何为宇航员提供一个舒适温暖的家?航天科技集团公司第五是天宫二号和神舟十一号的缔造者,他们介绍说,科研人员在天宫二号和神舟十一号设计研制过程中,实施尽心、放心、贴心“三心”工程,力争为航天员打造“五星太空之家”,让他们在遥远的深空体会到“家”的舒心和温暖。
天宫二号作为空间实验站,其稳固如“定海神针”,而维修过程像“插拔U盘。天宫二号空间实验室上面有一个“定海神针”,就像《西游记》中的定海神针那样,控制力矩,它就是控制力矩陀螺(简称CMG)。CMG是空间飞行器姿态机动与姿态稳定的控制部件。没有CMG的话,卫星和空间站这类航天器的灵活性会差很多,调整变化的能力也会很小。有了CMG,航天器的机动性就会大大增强。CMG可以称得上是科技创新的金牌,因为它结构复杂,重量、体积大,力学设计、热设计难度高,一直属于“卡脖子”工程。502所科研人员自1998年启动攻关,用了十几年时间啃下了这块硬骨头。2011年天宫一号成功发射,各项遥测数据正常,标志着我国自主研制的CMG首次在轨应用成功,使我国成为世界上第三个掌握该技术的国家。
天宫二号的密封结构也是保障安全性的另一法宝。航天科技集团公司五院总体部介绍:“天宫二号是一个外部真空、内部有1个大气压的结构。评价其安全性很重要的方面,就是在2年的在轨飞行过程中,漏气量要非常小。就像再好的篮球早晚也会漏气,只是好的产品和设计可以让漏气非常缓慢。”
电影中,当一套高级大型设备发生故障时,技术人员像插拔U盘一样,快捷地拔下损害部件,插上新部件后,设备立刻恢复正常。这炫酷的一幕也将在“太空之家”也能上演。五院技术人员对“太空之家”的供配电、热控、数据管理等系统实现了高度集成化模块设计,打造出可快速更换的模块单元。拿智能配电单元来说,五院技术人员在我国航天器上首次采用了“插拔式”的结构设计,在地面的模拟试验中,技术人员只需用几分钟就能完成一次维修更换。是不是很有创新想法呢!
“太空之家”里有一位“智能管家”,就是控制计算机系统和自主研发的spaceOS2操作系统。这位聪明的“管家”可以自主进行航天器飞行轨道、姿态调整、运行状态的智能化诊断,以及遥测下传、地面遥控指令的执行。这位“管家”还可以实现“一心多用”,能同时管理运行几十个任务,并具备从3台互为备份的计算机中发现错误、下达正确指令的“三机容错”功能,真正意义上实现了多台计算机在故障时的无缝切换,为航天员在太空的工作生活提供了有力保障。
“与天宫一号‘简单装修’不同,由天宫二号和神舟十一号组成的‘太空之家’是‘精装修’的。”太空中,航天员在神舟飞船内吃饭、生活,在天宫二号内工作、娱乐及锻炼身体,再加上单独的睡眠区、垃圾存放区,组合体的空间被紧凑地分成了多个功能区。其中,航天员在天宫二号工作和生活的空间大约有15立方米。占地较大的供航天员锻炼身体用的“跑台”和工作用的“多功能平台”采用了折叠方式进行收纳,最大程度节省了空间。
为了使航天员在失重下的太空体会到在地球上的感觉,五院技术人员为“太空之家”漆上了不同的颜色,四周的墙面选择了明亮的米白色,底部选择了深灰色,工作台等面板采用了天蓝色,多层次的颜色划分给航天员清爽的感觉。