质量测量仪、气体流量调节阀和特种管路等“黑科技”产品赴太空“大考”

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日期:2021-05-13 16:09:28    来源:光明日报    

航天员在太空失重环境下,人体质量有什么变化?如何保证舱中航天员具有合适的工作环境?天和号核心舱发射成功,质量测量仪、气体流量调节阀和特种管路等“黑科技”产品,再次接受太空“大考”。

新一代质量测量仪由中国航天科工集团有限公司(简称“航天科工”)所属航天三江相关团队研发制造。早在2007年,该团队便开始着手研制测定航天员质量的设备。当时,国际上航天员质量测量有弹簧振子技术和线性加速度技术,项目组决定采用后者,并创造性地采用气浮方式模拟微重力环境。2010年5月,由清华大学进行概念设计,航天三江相关团队进行工业化设计,成功完成首套质测仪生产。

随后,2011年9月,这套质测仪首次搭载天宫一号目标飞行器飞天。2012年,神舟九号飞船上,三名航天员使用这套质测仪顺利进行了人体、食品包、尿袋和冷凝水箱等各种测试,测量精度很高。2013年6月,神舟十号飞船上,女航天员王亚平在太空课堂上对质测仪的工作原理和工作流程向世人进行了讲解、展示。中国成为继美国和俄罗斯之后第三个能在太空中测体重的国家。

创新永无止境,从2015年起这个团队从软硬件两方面对质测仪进行改进,开启了第二代质测仪的研制之路。2018年8月,第二代质测仪初样鉴定件交付,2019年7月正样产品完工。

第二代质测仪从测试稳定性、浪涌电流抑制、软件算法优化、工效学设计等方面入手,提高了刚度和强度。同时,优化电缆布局、改进电路和电磁兼容设计、做好静电防护、加强多余物和微生物控制、进行元器件降额,使质测仪精度显著提高,测量结果的一致性也较上一代质测仪提高3~4倍,并通过嵌入式软件增加通信功能和在线参数装订功能。

硬件上,在设备上增加液晶显示屏数据传输接口及数据存储模块,提高设备人机交换性,产品达到了国际先进水平,并获得4项专利。此外,由中国航天员科研训练中心牵头,该项目团队参与编写的《微重力环境下人体质量测量仪校准规范》已由国家市场监督管理总局立项,该规范为我国第一个航天测试仪器规范,目前正在开展意见征集,后续将作为新的国家标准存档、运行。

气体流量调节阀也是天和舱上的关键设备之一——通过控制阀门开口量,来调节冷凝热交换气体流量的比例,从而改变空气的换热量和除湿量,由此对舱内的温度、湿度进行控制,保证舱中航天员具有合适的工作环境。

这款产品由航天三江另一团队研制。1993年起,该团队就陆续为载人航天工程提供配套产品。在我国历次飞行任务中,共承担了载人航天工程环控生保分系统、医监医保设备分系统等十余种产品的研制配套,多种地面测试设备参与试验任务,均得到实际飞行应用和考核验证。

此外,由河南航天695厂为核心舱研制配套的长寿命泵、多种阀门和特种管路分别应用于应用流体回路系统、环控生保系统和供气系统,肩负着保障在外太空复杂条件下实现舱内温度恒温、舱体液态介质的传输和水资源系统的循环与供给、舱门检漏供气等重要任务,为在轨期间航天员安全执行空间试验任务提供坚实保障。

这只是天和核心舱上的几项“黑科技”,天和核心舱上还有更多有趣的科技。应该说,载人航天的实施是对制造业的一次大考。我们也期待着,它能进一步带动中国制造业的提升,让我们更快地跻身世界制造业强国。(詹媛)

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