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　　發(fā)射時中高低溫交叉的“冰火兩重天”，劇烈震動的嚴峻挑戰(zhàn)，充斥著高能粒子、宇宙射線的惡劣環(huán)境……在這樣的條件下，天宮二號能否為宇航員提供一個舒適溫暖的家？《經(jīng)濟日報》記者從天宮二號和神舟十一號的締造者——航天科技集團公司第五研究院獲悉，科研人員在天宮二號和神舟十一號設(shè)計研制過程中，實施盡心、放心、貼心“三心”工程，力爭為航天員打造“五星太空之家”，讓他們在遙遠的深空體會到“家”的舒心和溫暖。

　　穩(wěn)固如“定海神針”

　　維修像“插拔U盤”

　　《西游記》中有一個定海神針，天宮二號空間實驗室上面也有一個“定海神針”，它就是控制力矩陀螺（簡稱CMG）。CMG是空間飛行器姿態(tài)機動與姿態(tài)穩(wěn)定的控制部件?！皼]有CMG的話，衛(wèi)星和空間站這類航天器的靈活性會差很多，調(diào)整變化的能力也會很小。有了CMG，航天器的機動性就會大大增強?！焙教炜萍技瘓F公司五院502所科研人員告訴記者。

　　CMG結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量、體積大，力學(xué)設(shè)計、熱設(shè)計難度高，一直屬于“卡脖子”工程。502所科研人員自1998年啟動攻關(guān)，用了十幾年時間啃下了這塊硬骨頭。2011年天宮一號成功發(fā)射，各項遙測數(shù)據(jù)正常，標志著我國自主研制的CMG首次在軌應(yīng)用成功，使我國成為世界上第三個掌握該技術(shù)的國家。

　　“天宮二號上面的200NmsCMG輸出力矩平穩(wěn)、力矩分辨率高，在天宮一號任務(wù)時首次亮相，在服役期間姿態(tài)控制精度均優(yōu)于設(shè)計指標，在軌工作穩(wěn)定、表現(xiàn)優(yōu)異?！睂＜医榻B。

　　天宮二號的密封結(jié)構(gòu)也是保障安全性的另一法寶。航天科技集團公司五院總體部相關(guān)負責(zé)人告訴記者：“天宮二號是一個外部真空、內(nèi)部有1個大氣壓的結(jié)構(gòu)。評價其安全性很重要的方面，就是在2年的在軌飛行過程中，漏氣量要非常小。就像再好的籃球早晚也會漏氣，只是好的產(chǎn)品和設(shè)計可以讓漏氣非常緩慢?！?/P>

　　天宮二號由于功能需要設(shè)有觀察舷窗、開關(guān)艙門等部件，這些都容易導(dǎo)致漏氣。設(shè)計師根據(jù)各種結(jié)構(gòu)特點設(shè)計了多種安全可靠的密封結(jié)構(gòu)。密封結(jié)構(gòu)中最為關(guān)鍵的就是密封圈，一般的密封圈都存在老化問題，更何況太空中溫度變化更加劇烈。設(shè)計人員就從配方開始研究，再到密封圈的結(jié)構(gòu)形式、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，終于取得成功。

　　電影中，當(dāng)一套高級大型設(shè)備發(fā)生故障時，技術(shù)人員像插拔U盤一樣，快捷地拔下?lián)p害部件，插上新部件后，設(shè)備立刻恢復(fù)正常。這炫酷的一幕也將在“太空之家”上演。五院技術(shù)人員對“太空之家”的供配電、熱控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實現(xiàn)了高度集成化模塊設(shè)計，打造出可快速更換的模塊單元。拿智能配電單元來說，五院技術(shù)人員在我國航天器上首次采用了“插拔式”的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在地面的模擬試驗中，技術(shù)人員只需用幾分鐘就能完成一次維修更換。

　　“智能管家”很貼心

　　“對接天眼”極敏銳

　　航天科技集團五院天宮二號總設(shè)計師朱樅鵬告訴記者，“天宮二號最初是天宮一號的備份產(chǎn)品，天宮一號發(fā)射時，天宮二號已經(jīng)設(shè)計研制出來了，隨著天宮一號任務(wù)的圓滿成功，天宮二號被賦予了開展航天員中期駐留、在軌維修技術(shù)試驗等新使命。為此，我們本著‘好、快、省’的模式，在物盡其用的基礎(chǔ)上，對天宮二號進行了全面的改裝和升級，不僅解決了天宮一號在軌運行過程暴露出的設(shè)計瑕疵，更極盡所能、集智攻關(guān)用各類‘神器’武裝‘太空之家’，顯著提升了它的性能和智能化程度”。

　　“太空之家”里有一位“智能管家”，就是控制計算機系統(tǒng)和自主研發(fā)的spaceOS2操作系統(tǒng)。這位聰明的“管家”可以自主進行航天器飛行軌道、姿態(tài)調(diào)整、運行狀態(tài)的智能化診斷，以及遙測下傳、地面遙控指令的執(zhí)行。這位“管家”還可以實現(xiàn)“一心多用”，能同時管理運行幾十個任務(wù)，并具備從3臺互為備份的計算機中發(fā)現(xiàn)錯誤、下達正確指令的“三機容錯”功能，真正意義上實現(xiàn)了多臺計算機在故障時的無縫切換，為航天員在太空的工作生活提供了有力保障。

　　此外，為了搭建起“太空之家”與航天員之間的智能化溝通橋梁，五院技術(shù)人員運用數(shù)字化手段，研制出“太空高智能APP”——儀表控制器應(yīng)用系統(tǒng)，它整合了航天器10多個分系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，把復(fù)雜、晦澀的專業(yè)數(shù)據(jù)濃縮成為52組畫面，實現(xiàn)了在軌海量信息的圖形、文字、動畫的智能化處理與顯示，為航天員執(zhí)行任務(wù)提供了清晰、直觀、舒適的顯示界面，大大降低了在軌操作的負擔(dān)和難度。

　　天宮二號、神舟十一號要保持著比子彈速度快8倍的高速毫厘不差地對接在一起，一雙犀利而精準的“對接天眼”必不可少。在此次任務(wù)中，五院技術(shù)人員推出了全新升級的“對接天眼”——光學(xué)成像敏感器(CRDS)，與在天宮一號上運用的第一代產(chǎn)品相比，升級版的CRDS產(chǎn)品在太陽雜光抑制能力、識別目標敏感度上有了大幅提升。

　　“在太空中，太陽光的照射強度是地球上的3到5倍，飛行器的‘眼睛’在交會對接時很容易被閃壞。以往交會對接時要選擇光線合適的時機，而天宮二號和神舟十一號已經(jīng)可以實現(xiàn)準全天候?qū)崟r對接。”五院技術(shù)人員龔德鑄告訴記者，這一創(chuàng)新將有力支撐航天器在太空進行突發(fā)維修補給或航天員應(yīng)急救生。

　　此外，科研人員還將敏感器首次捕獲時間由原來的約10秒提高至不到幾百毫秒?！斑@個時間就好比司機在開車時被強光晃到眼睛之后恢復(fù)正常視力的時間，‘眼睛’從看到目標到做出判斷的反應(yīng)時間也大大縮短?！蔽逶好舾衅髟O(shè)計師劉啟海說，該產(chǎn)品在精度、重量、功耗等關(guān)鍵技術(shù)指標方面均超過了國際同類產(chǎn)品水平，將確保交會對接的安全性。

　　人性化“精裝修”

　　工作娛樂兩不誤

　　“與天宮一號‘簡單裝修’不同，由天宮二號和神舟十一號組成的‘太空之家’是‘精裝修’的?！敝鞓葫i說，太空中，航天員在神舟飛船內(nèi)吃飯、生活，在天宮二號內(nèi)工作、娛樂及鍛煉身體，再加上單獨的睡眠區(qū)、垃圾存放區(qū)，組合體的空間被緊湊地分成了多個功能區(qū)。其中，航天員在天宮二號工作和生活的空間大約有15立方米。占地較大的供航天員鍛煉身體用的“跑臺”和工作用的“多功能平臺”采用了折疊方式進行收納，最大程度節(jié)省了空間。

　　要舒心，噪音不能有。工作艙內(nèi)一些需要日夜不停工作的設(shè)備會發(fā)出噪聲，容易使航天員感覺身心疲憊。為了攻克這個弊端，五院技術(shù)人員制定出嚴格的生活區(qū)和儀器區(qū)噪聲控制指標，并采取設(shè)備分區(qū)安裝、增設(shè)吸能裝置、優(yōu)化消聲裝置等方法，把航天員工作區(qū)和生活區(qū)的噪音控制在了50分貝這一適宜的區(qū)間。

　　要宜居，溫度要舒服。人體最舒適的體表溫度是23℃，相對濕度在50%附近，“太空之家”攜帶的熱控系統(tǒng)通過有組織的對流通風(fēng)與單機流體回路耦合換熱，將密封艙的空氣溫度控制在22℃至24℃，相對濕度為45%至55%，為航天員長期在軌駐留提供舒適環(huán)境。

　　要健康，空氣得清新。為了保障空氣質(zhì)量，五院技術(shù)人員專門研制了環(huán)控檢測裝置，它可以同時完成“太空之家”內(nèi)20多種有害氣體及有害微生物的濃度監(jiān)測，當(dāng)有害物質(zhì)含量超過預(yù)警值時，立即進行報警并指示航天員按照預(yù)定方法進行處理。

　　為了使航天員在失重下的太空體會到在地球上的感覺，五院技術(shù)人員為“太空之家”漆上了不同的顏色，四周的墻面選擇了明亮的米白色，底部選擇了深灰色，工作臺等面板采用了天藍色，多層次的顏色劃分給航天員清爽的感覺。

　　航天員在太空處于失重狀態(tài)，行動需要借助踩踏內(nèi)部結(jié)構(gòu)的反作用力?！疤罩摇痹趦?nèi)裝飾材料上選擇了輕量化的硬件材料，有效解決了之前航天員在天宮一號工作時腳下軟質(zhì)內(nèi)飾“一踩一個坑”的不便。此外，“太空之家”還在多個區(qū)域增加了硬質(zhì)扶手，并貼心地引入了駐留腰帶、頭戴式無線藍牙耳麥等人性化設(shè)計來解放航天員的雙手，讓航天員在艙內(nèi)更輕松自如地開展工作。（記者/董碧娟）