神十成功發(fā)射 聚焦航天自動(dòng)化技術(shù)

      導(dǎo)讀：當(dāng)代航天工程是一項(xiàng)非常龐大系統(tǒng)工程，需要計(jì)算、電子、控制等領(lǐng)域都要有上佳的表現(xiàn)才能勝任這一系列的工作。神舟十號(hào)飛船發(fā)射圓滿成功，此次太空對接分兩次執(zhí)行，一次為自動(dòng)化對接，一次為航天員手動(dòng)對接。作為自動(dòng)化專業(yè)人士，我們關(guān)心更多的是自動(dòng)化對接。
　　
　　神舟十號(hào)飛船發(fā)射圓滿成功，意味著從這一刻起，我國載人航天的重點(diǎn)將由載人飛船轉(zhuǎn)向建造空間實(shí)驗(yàn)室和未來空間站。神十成為通向我國未來空間站計(jì)劃的重要里程碑。神十的發(fā)射直播中，在其太陽能帆板展開時(shí)，我們可以清楚的聽到技術(shù)人員報(bào)出帆板指令發(fā)出，然后從飛船外部監(jiān)控探頭清晰看到帆板迅速展開，再次印證地面指令與飛船自動(dòng)化之間的關(guān)系。在此次神舟十號(hào)十五天的在軌運(yùn)行中，還將與天宮一號(hào)進(jìn)行交匯對接廈門宇電溫控儀jx-hwj.com/，這是繼神九之后的再一次對接任務(wù)。
　　
　　從神舟五號(hào)到神舟九號(hào)任務(wù)，都是為了驗(yàn)證飛船自身的技術(shù)，神舟九號(hào)突破并掌握了載人交會(huì)對接技術(shù)，具備作為空間站的天地往返載人運(yùn)輸系統(tǒng)的能力。目前，神舟十號(hào)飛船的任務(wù)不再是試驗(yàn)，而是將執(zhí)行“太空班車”任務(wù)，為空間站提供人員和物資運(yùn)輸保障等。這意味著中國將擁有一個(gè)可以實(shí)際應(yīng)用的天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)，這是中國航天科技的又一重大突破。
　　
　　當(dāng)代航天工程是一項(xiàng)非常龐大系統(tǒng)工程，需要計(jì)算、電子、控制宇電PID調(diào)節(jié)儀jx-hwj.com/等領(lǐng)域都要有上佳的表現(xiàn)才能勝任這一系列的工作。整個(gè)航天工具的運(yùn)行中，自動(dòng)化控制一直占據(jù)項(xiàng)目主流，通過它來實(shí)現(xiàn)航天器的平穩(wěn)運(yùn)行。未來隨著眾多基礎(chǔ)科技的不斷突破，自動(dòng)化不管是在我們的科研探素還是工業(yè)生產(chǎn)中都將是重點(diǎn)發(fā)展方向。
　　
　　此次太空對接分兩次執(zhí)行，一次為自動(dòng)化對接，一次為航天員手動(dòng)對接。作為自動(dòng)化行業(yè)人士，我們關(guān)心更多的是自動(dòng)化對接。天宮一號(hào)的對接機(jī)構(gòu)共有118個(gè)傳感器進(jìn)行測量，5個(gè)控制器接發(fā)指令，上千個(gè)齒輪軸承進(jìn)行力和運(yùn)動(dòng)的傳遞，通過14個(gè)電機(jī)和電磁拖動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作，數(shù)以萬計(jì)的零件和緊固件組成復(fù)雜的、機(jī)電一體化的周邊式對接機(jī)構(gòu)，中間留有直徑800毫米的人孔通道。這種活動(dòng)部件多、傳動(dòng)鏈長、精度高精度溫度計(jì)jx-hwj.com/要求高的產(chǎn)品，必須有系統(tǒng)集成的工程化設(shè)計(jì)才能完成。
　　
　　同時(shí)，在整體對接過程中核心部分必是自動(dòng)化控制。不管現(xiàn)在還是以后雖然會(huì)進(jìn)行手動(dòng)對接，但是手動(dòng)只是在惡劣太空環(huán)境下導(dǎo)致空間設(shè)備軟硬件故障之時(shí)才會(huì)采取的備用措施，大多數(shù)正常情況下，自動(dòng)化控制才是主流。
　　
　　中國將開始研究太空快速對接技術(shù)
　　
　　兩個(gè)航天器在太空進(jìn)行交會(huì)對接是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的技術(shù),這也是蘇聯(lián)/俄羅斯、美國和中國把它放在航天員太空出艙活動(dòng)之后,再通過多次發(fā)射來攻克它的重要原因。蘇聯(lián)/俄羅斯的航天器從20世紀(jì)60年代就突破了空間交會(huì)對接技術(shù),但在2010年還是出現(xiàn)了空間交會(huì)對接故障。中國將在2012年前實(shí)現(xiàn)航天員出倉活動(dòng)以及航天器在太空對接技術(shù)的突破，這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)將為未來組建空間站甚至登月積累技術(shù)基礎(chǔ)。
　　
　　中國載人航天工程辦公室副主任武平稱，早在上世紀(jì)六十年代美蘇就以快速模式多次進(jìn)行交會(huì)對接，俄羅斯成功實(shí)施了三次快速交會(huì)對接，今年上半年聯(lián)盟載人飛船一次是三月一次是五月兩次與空間站實(shí)施快速交會(huì)對接，可以說實(shí)現(xiàn)快速對接對于空間救援特殊要求的貨運(yùn)運(yùn)輸任務(wù)都是很有意義的，但是快速對接也對追蹤飛行器的測控系統(tǒng)航天員適應(yīng)能力提出了更高的要求，同時(shí)也對發(fā)射窗口的選擇開了很多約束條件。此次的神十任務(wù)仍然采用神八神九一樣的模式兩天對接。后續(xù)將根據(jù)中國空間站建設(shè)需要，開展快速對接技廈門宇電無紙記錄儀jx-hwj.com/術(shù)的研究應(yīng)用。
　　
　　中國將研究快速對接技術(shù)。今年上半年俄羅斯“聯(lián)盟”飛船先后3次與空間站實(shí)施快速交會(huì)對接。使用快速對接模式有兩個(gè)好處：一是宇航員在出現(xiàn)失重感時(shí)已經(jīng)快要抵達(dá)目的地，這使飛行變得更加舒適;二是可以將科研用品，特別是生物制劑盡快送到空間站，這對某些實(shí)驗(yàn)來說非常重要。一名前往國際空間站工作的俄羅斯航天員稱，鑒于抵達(dá)時(shí)間大大縮短，可以考慮把冰淇淋帶到空間站上吃。但快速對接也對追蹤飛行器的測控系統(tǒng)提出更高要求，同時(shí)對發(fā)射窗口的選擇增加了很多約束條件，這次神十任務(wù)仍然采用神八、神九一樣的模式，花費(fèi)兩天對接，但后續(xù)將根據(jù)中國空間站建設(shè)需要，開展快速對接技術(shù)的研究應(yīng)用。
　　
　　中國未來空間站2020年將完成組建
　　
　　根據(jù)我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，**步，掌握載人航天技術(shù)，使我國成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立研制、成功發(fā)射和順利回收載人航天器的國家。**步，突破航天員出艙活動(dòng)與飛行器空間交會(huì)對接的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)施空間實(shí)驗(yàn)室工程。第三步，2015年以后建造20噸級(jí)的空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。
　　
　　神舟十號(hào)任務(wù)還處于**步當(dāng)中。據(jù)介紹，現(xiàn)在交會(huì)對接任務(wù)如此重，因?yàn)樗菍砜臻g站建造必須掌握的技術(shù)。因?yàn)闆]有任何一個(gè)火箭可以一次性把空間站打上去，即使能行，效率也不高，未來空間站的多個(gè)艙都是在在軌組裝基礎(chǔ)上完成建造的。根據(jù)規(guī)劃，2015年前，我國將再陸續(xù)發(fā)射天宮二號(hào)智能調(diào)節(jié)器jx-hwj.com/、天宮三號(hào)兩個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，中國空間站工程將在2020年前后完成組建、建造。
　　
　　空間站將實(shí)現(xiàn)廢氣廢液要循環(huán)利用
　　
　　載人航天工程廈門宇電巡檢儀jx-hwj.com/總設(shè)計(jì)師周建平此前接受采訪時(shí)介紹，空間站是一個(gè)很復(fù)雜的航天器，空間站有三個(gè)艙段，要運(yùn)行十年的壽命，技術(shù)上的挑戰(zhàn)相當(dāng)大?？臻g站需要有效的補(bǔ)給，代價(jià)非常高，因此需要采用再生的方式，追求*高效的可循環(huán)的途徑。比如人在生活過程中產(chǎn)生的廢氣、廢液都要能夠處理，循環(huán)利用，盡量減少地面補(bǔ)給。
　　
　　據(jù)介紹，驗(yàn)證了這些關(guān)鍵技術(shù)以后，我國會(huì)首先發(fā)射空間站的核心艙，所謂核心艙，它能夠提供空間站的控制、供電，包括環(huán)境控制、生命保障，數(shù)據(jù)管理宇電流量積算儀jx-hwj.com/等等。作為控制**來管理整個(gè)空間站。然后再相繼發(fā)射兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，這三個(gè)艙是20噸級(jí)的艙，在太空近地軌道上對這三個(gè)艙進(jìn)行對接組裝，*后構(gòu)成一個(gè)丁字形、T字形的空間站。
　　
　　空間站建成以后，一方面是具有航天大國或者強(qiáng)國的象征性意義，另一方面，從經(jīng)濟(jì)上、整個(gè)科學(xué)研究上也要賦予其獨(dú)特的性能，使其物有所值。空間站建成后，駐站人員的交替、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更換和所需物資包括生活用品的供給，都將由神舟號(hào)系列飛船承擔(dān)。
　　
　　在1984年的一次太空探索中，發(fā)現(xiàn)號(hào)航天器的廢水通風(fēng)系統(tǒng)失靈，導(dǎo)致航天器外形成一個(gè)非常大的尿液冰柱。意識(shí)到冰柱會(huì)在返航時(shí)破裂，并損壞航天器上的隔熱層，宇航員只得用飛船機(jī)器臂將其打碎。航天器的隔熱層保住了，但宇航員不得不關(guān)閉尿液收集系統(tǒng)電爐控制柜jx-hwj.com/。這場危機(jī)雖然得以避免，但宇航員們在這個(gè)6天任務(wù)的剩余時(shí)間里，再也沒有廁所可用。