梦天圆梦九院护航梦天实验舱发射成功
年,习近平总书记指出实现中华民族伟大复兴就是中华民族近代以来最伟大的梦想逐梦十载,筑梦十载今天,年10月31日在全国上下学习宣传贯彻党的二十大精神之际我国迄今为止最重最大的航天器中国空间站梦天实验舱于15时37分由长征五号B运载火箭在文昌航天发射场托举升空随后,梦天实验舱精确入轨发射任务取得圆满成功
▲长五B火箭升空(宿东摄)
在此次任务中,航天九院为梦天实验舱及长征五号B运载火箭配套生产了专业多、数量大的高质量、高可靠且技术先进的智能产品,为本次任务圆满成功发挥了关键作用。
多年来,作为航天科技工业的基础性力量,九院始终以成为电子信息技术及产品创新发展的引领者为己任,团结带领全院干部职工大力弘扬航天精神,扎根岗位、拼搏奋斗,以昂扬的精神斗志、卓越的技术产品为航天强国建设做出重要贡献。
护航“梦天”太空新征程在梦天实验舱上,安装着大量由九院研制生产的重要单机和关键元器件,它们像忠诚的卫士,共同护航“梦天”太空新征程。
计算机与微电子产品,
让“梦天”更智能
作为我国航天微电子和计算机的先驱和主力军,九院在计算机与微电子专业领域不断自主创新,产生了多个重要成果。在梦天实验舱上,就有着大量由九院研制生产的计算机和微电子产品,它们一同构成了高效的“信息中枢”,是让“梦天”实现智能可靠运行的基础。
在此次任务中,安装在数据管理分系统中的核心处理单元、数据复接器和低速遥测编码单元,是九院所精心打造的“数管三兄弟”,相当于梦天实验舱的信息中枢,是整舱的核心组件,承担着信息接收、处理、分发和下传的重要任务。在轨工作时,它们源源不断地收入实验舱的实时状态、系统指令,以及来自地面站的遥控指令,经过有序识别、分类、处理和重组,向对应单机发起指令,接收各单机的任务应答结果。它们还负责向地面站下传信息的重要任务,对于重要的工程数据,由低速遥测编码单元进行加密,再与其它数据一同经数据复接器转换成高速数据流传回地面站,时刻向地面报告实验舱的状态,守护“梦天”稳定运行。
所载人航天项目团队
此外,所还为本次任务研制配套了环控中心计算机,作为环控与生保分系统的信息中枢,它负责时刻接收、执行并分配系统任务,同时收集、传递舱内环境数据。同时,所还为本次任务配套了导航计算机、信号处理与接口电路、地面测试计算机、光纤惯组信号采集处理系统及个品种的电路产品,对保证工程的安全可靠发挥着重要作用。
年初,西安市突发疫情,全市封控。此时,梦天实验舱单机陆续开始发射前的落焊验证工作,分系统对每个单机工作有着严格明确的时间节点要求。紧急形势下,所载人航天项目团以所有成员为保证落焊验证工作,主动在封控前夜告别家人,集结到工作岗位中,凭着一丝不苟、无私奉献的精神,齐心协力,最终奋斗13天,交出了一台台高质量产品,圆满完成任务。
所研制的数据存储服务器是空间站数据管理系统的关键设备之一,是国内首类多功能数据服务设备。设备的重点任务是为空间站长期在轨运行提供数据服务。实验舱内各种设备运行的运行关键参数、健康管理数据、监控数据等均存储在服务器内,可以随时为宇航员和地面测控系统提供数据检索服务,为在轨和地面决策提供数据依据支撑。同时,存储服务器会定期进行数据备份,保证设备长时间运行数据不丢失,这也是空间数据存储服务类设备首次实现在轨数据同步功能。据悉,所数据存储服务器研制团队从年开始,十年磨一剑,一路攻坚克难,团队的很多成员都从大学刚牛业的青涩学生磨砺成了勇于担当、敢于奉献的航天人,成长为学科带头人和技术骨于。团队多年来始终奉献于我国载人航天事业,多次获得国防科技进步奖等众多奖项,并取得多项专利授权。
所BM处理器研制团队
所为梦天实验舱舱外试验平台和GNC控制系统配套了BM处理器,具备高可靠、高能效、低功耗等特点,可为实验舱提供高可靠任务管理系统解决方案,发挥了国产器件核心保障作用,确保空间站复杂应用任务的各类在轨试验顺利开展,对未来宇航装备实现高性能发展起到强有力的支撑作用。在梦天实验舱的GNC控制系统、姿轨控系统、热控系统等平台系统以及高精度时频实验柜、舱外暴露平台等科研设备中,所配套了65个品种余只航天芯产品,包括CPU、FPGA、B总线、SRAM、PROM、AD/DA、ASIC等,这些体系化、多样化的宇航用集成电路,将引领国内宇航集成电路迈向新台阶。
惯导系列产品,助力精准对接
惯性导航技术是航天领域关键技术,主要作用是为火箭和飞船提供飞行姿态、方位、速度、位置等关键信息,是航天飞行器控制和稳定的基础。它就像火箭和飞船明亮的“眼睛”,负责在茫茫太空中指引航向。
在此次任务中,13所两光公司为梦天实验舱GNC分系统研制的光纤惯性测量组合,主要用于测量舱体的角速率和加速度。为了确保实验舱长期在轨稳定可靠运行,该产品采用冗余配置的设计方式,确保在轨运行阶段实现高精度的姿态控制,在“梦天”与“天和”成功交会对接的过程中发挥着关键作用。
13所两光公司光纤惯性测量组合研制团队
16所(厂)研制的二浮陀螺仪是梦天试验舱惯性姿态敏感单元的核心,为控制系统提供实验舱的空间姿态和角速率等重要信息。根据空间站任务可靠性高、寿命长、精度高等特点,研制团队围绕任务需求,开展多项技术攻关,有效提升了二浮陀螺的可靠性。为攻克项目研制的关键问题,该所成立了以二浮陀螺关键和重要研制生产环节为核心的宇航专线队伍和全线的“技能大师+骨干人才”的研制队伍,建立了二浮陀螺全流程控制体系。经过反复的试验验证和可靠性考核,二浮陀螺核心指标均超出国内同行业技术水平,为任务圆满成功提供有力保障。
环境测量设备,保障航天员生命安全
梦天实验舱在轨运行期间,必须对舱内温度、湿度、空气压力等进行实时监测,确保舱内环境时刻安全稳定,以确保航天员生命安全。这就需要所提供的环境测量设备。该设备用于测量舱内总压、温湿度、微重力环境,为舱内环境监测和在轨科学实验提供重要数据支撑。项目研制团队经过近十年的攻关,突破了空间高可靠谐振式压力测量、高精度微重力测量等多项关键技术,为实现航天器智能感知进行了有益探索。
所环境测量设备研制团队
在梦天实验舱上,九院还有多家单位提供了功能不一、性能稳定的产品,共同为任务成功保驾护航。
物联网公司为梦天实验舱配套了高压直流接触器、航天员舱外作业用连接器、穿舱密封连接器、宇航网络变压器和隔离变压器等五类产品,多项技术成果填补了国内空白。
厂为梦天实验舱测控分系统配套了频率综合器,保证舱内多种设备节奏协调、稳定运转;该厂还为总体电路分系统配套了火工控制装置,为推进分系统配套了推进管理器,为电源分系统配套了对日定向子系统舱外控温仪;为结构与机构分系统配套了舱门压点开关等多种关键设备。
厂配套生产的总线开关应用于梦天实验舱内部的电缆网,通过不同的控制信号实现网络通路切换,为信号通信提供可靠保障。
厂研制生产的舱外对接用连接器可有效实现各个舱段之间通信信号、总线控制信号联通。这些产品分布在对接机构上,是实现梦天舱、问天舱、核心舱以及载人飞船、货运飞船保持顺畅电联通的关键元件。
厂为实验舱配套了波导开关和Ku频段同轴小功率S开关。该型产品结构紧凑、射频抗干扰能力强、信号传输损耗低,为梦天实验舱的稳定运行保驾护航。
确保长五B精准入轨在长征五号B运载火箭上,九院研制生产的大量高可靠智能产品遍布火箭全身,帮助火箭成功将梦天实验舱送入预定轨道。
箭载计算机:打造强劲“大脑”
本次任务中所研制配套了堪比火箭“大脑”的箭载计算机,产品表现良好,为任务成功保驾护航。为确保长征五号B运载火箭稳定飞行、精确入轨,研制团队自主开发了多项关键技术。其中,控制周期同步技术,实现纳秒级同步精度,保证精确输出控制指令;B总线三中取二切换技术,实现三冗余控制,确保火箭内部信息传输通畅;总线“侦听”和箭地高速串行通信技术,让箭载计算机内部有了特有的“听诊器”,能够自动“诊断”飞行控制软件运行过程中的各类重要参数,为发射前测试和发射决策提供主要数据支撑。
所长五B箭载计算机研制团队
在我国载人航天工程中,共涉及长二F、长七、长五B3型运载火箭,所不仅承担了所有箭载计算机的研制任务,从国内首台三冗余箭载计算机的问世,到新一代运载火箭用箭载计算机的成功首飞,在箭载计算机的国产化、产品化方面取得了丰硕成果,技术处于国内领先地位。这些箭载计算机发挥着箭体参数录取、飞行轨道计算、控制指令输出等众多复杂控制作用,堪比火箭“大脑”,确保将载人飞船、货运飞船、核心舱、实验舱等稳妥可靠送入太空。
惯性导航与卫星导航:配备最明亮的“双眼”
13所两光公司研制的激光惯性测量组合、光纤惯性测量组合是长征五号B运载火箭控制系统的关键单机,它们是舱箭分离前陪伴梦天实验舱飞得最远的箭上设备之一。激光惯性测量组合和光纤惯性测量组合构成的冗余惯组系统,在护送梦天实验舱精确入轨这条遥远“天路”上,能够时刻告知火箭“身姿”是否完美、“跑道”是否对正,火箭则根据它们提供的信息,或转身、或加速,用一系列完美的动作确保将梦天实验舱准时送达指定地点。
所的卫星导航设备同样为火箭顺利入轨发挥了重要作用。该所承担了长征五号运载火箭的控制系统、测量系统中卫星导航设备的研制任务,涉及产品类型多、精度及可靠性要求都很高。
应用于控制系统的某型号卫星导航接收机,通过接收北斗卫星信号完成高动态条件下的跟踪锁定,与惯性测量构成组合导航系统用于制导控制,相当于火箭的“方向盘”,确保火箭入轨精度;为遥测系统配套的卫星定位接收机主要用于火箭飞行中的实时定位报轨,是监测系统的“千里眼”,负责完成外弹道测量任务。两套产品均采用四分集收星方案,确保在火箭旋转及复杂姿态变化的条件下不间断定位,极大地提高了定位可靠性和稳定性,为确保火箭高精度入轨发挥了重要作用。
测控通信产品:架起火箭天地传输“信息高速公路”
作为我国航天测控与卫星导航技术的开拓者和国家队,九院在多年自主创新的发展历程中,将测控手段从陆海基测控发展到天体天地一体化测控,一大批技术实现世界领先,多项技术达到国际先进水平。
其中,所的“双点频高码率调频遥测技术”作为长五系列运载火箭的关键创新技术之一,通过基础技术创新,突破了遥测高速数据传输瓶颈。为确保研制任务圆满完成,项目团队从年就开展双点频高码率调频遥测技术的预先研究,突破了多项关键技术,大幅提升整个遥测系统的性能,将遥测系统的数据传输速率提升了数倍,为新一代大型运载火箭专项工程的实施节省了可观的建设经费。
所在文昌一线的保障队员
此外,所在海南文昌发射基地配置了火箭遥测地面接收系统,为发射前最后阶段火箭自身和箭上测控设备工况进行诊断测试,提供可靠的信号接收、数据判读依据。通过对遥测信号的判读,检测火箭各关键部位工作是否正常,是确保火箭能否如期发射的关键指标。遥测地面接收系统就像一位忠实的守护者,无论火箭飞多高,飞多远,都能对火箭遥测跟踪、保驾护航。
厂研制团队
此外,厂还为火箭配套了一、二级遥测天线、脉冲应答机天线、GPS接收机天线、安全指令接收机天线、功分器、功率合成器及高频电缆等产品,它们配合箭上设备进行无线信号的传输,顺利完成了整个发射阶段遥测、外测和安控射频信号的传输任务。同样发挥作用的还有厂配套研制的高集成性、高可靠性的数据采编器。这些技术和产品在太空和地面架起了一条的“信息高速公路”,让天地信息传输更为通畅。
厂研制团队
传感器和变换器:让火箭感知更敏锐
传感器和变换器,俗称“两器”,它们遍布全箭全身,清晰准确地监视和记录着箭上各个系统和部位各种参数的状态,其测量结果被用于动力系统射前监测、发动机启动条件判据、控制系统关机、飞行过程中箭上工作状况评估等,肩负着长五B遥四火箭射前监测及飞行过程中控制和环境参数的测量任务。
作为两器产品的主力配套单位,所为长五B火箭配套两器产品近千台,涉及火箭液位、压力、流量、位移、温度、热流、振动、噪声等各类参数。长征五号B运载火箭的最大的特点是采用了新型的液氢液氧发动机和液氧煤油发动机,存在大量的低温液位、压力、温度和高温增压及环境测量需求。在所为本次任务配套的众多两器产品中,近半数是专为满足该型火箭的特殊需求而设计,尤其是其中的液位、温度、压力、流量类产品。在产品研制过程中,集中力量进行了一系列的技术攻关和试验验证,有效满足了需求,确保了火箭的可靠性。
此外,厂为火箭配套了电磁继电器、电连接器、特种开关等几十个品种产品,主要用于火箭的点火控制系统和航天器的发电设备,完成信号传递、执行控制、系统配电等功能。多年来,该厂持续开展继电器研究攻关,不断提升高等级宇航继电器领域的技术储备和能力,持续提高产品寿命、体积、重量、可靠性等技术指标,更好地满足了我国航天型号工程配套需要。厂为火箭控制系统配套了的综合控制器,在火箭飞行过程中向控制系统各种电气设备发送分离、点火等关键指令信号。
开拓新领域,探索空间生命科学微藻培养与熟化试验装置,
探索空间生命科学
13所空间技术实验团队
在梦天实验舱内,将开展微藻在轨培养与食品原位熟化等技术验证工作,该任务涉及由13所抓总研制的1套微藻培养与熟化试验装置。该装置是梦天实验舱中航天基础试验机柜的重要组成部分,在未来几个月内,该装置将随梦天实验舱遨游太空,在轨测试正常后将静待来年微藻的“赴约”。届时,它将以微藻作为研究对象,开展在轨微藻培养、微藻食品原位加工技术研究等。微藻培养与熟化试验装置所开展的技术试验,是面向未来星际航行的一次有益尝试和探索,它将为人类星际探索、空间生命科学的技术发展贡献一份中国力量。
面对这一全新领域跨学科、跨组织、时间紧、进度急的高难度攻关项目,13所空间站技术试验项目团队第一时间成立“逐梦深蓝”党员先锋队,党员同志冲锋在前,在型号指挥和技术负责人的带领下,统筹策划,多方协调,克服重重困难,经过反复试验验证,仅用一年半的时间顺利将正样产品交付总体单位。
太空探索永无止境,逐梦之路永不停歇。航天九院干部职工将坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入学习贯彻党的二十大精神,坚定航天报国志向,坚定航天强国信念,踔厉奋发、笃行不怠,推动全面形成“三高”发展模式,加速建设世界一流航天电子公司,为夺取空间站建造全面胜利、早日建成航天强国再立新功。
来源:九院各单位
编辑:胡旭蕊
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