航天新科技　保飛船艙內四季如春

可應對艙外200度溫差及強輻射空間環境 守護航天員安全

（香港文匯報 記者 劉凝哲）太空站時代，中國航天員要實現常態化長周期在軌駐留，此次神舟十四號乘組陳冬、劉洋、蔡旭哲也將執行長達半年的任務。與以往不同，在太空站建造階段，神舟飛船徑向對接的模式與太空站組合體飛行姿態的任務特點，會使飛船被其他艙體持續遮擋，造成飛船長時間處於太陽無法照射下的極低溫度環境下，最低溫度甚至低於零下100攝氏度。而當太空站處於某些構型時，飛船的局部區域又會持續受到太陽輻照，最高溫度超過100攝氏度。科研人員為保證任務進行與航天員安全，開展了大量技術攻關，突破了長周期大溫差下的艙體溫度控制等難關。

在執行太空站任務時，神舟飛船面臨着高達200攝氏度的溫差。外部極端的高低溫環境，對於航天員的健康和飛船設備的正常工作帶來了嚴峻考驗。據航天科技集團五院介紹，針對這一控溫難題，科研人員利用宇宙空間以熱輻射為主要熱量傳導方式的特點，突破了飛船外避熱控塗層光熱性能選擇性設計與調控、熱控材料空間穩定性設計與大型複雜結構界面結合控制等關鍵技術，為太空站建造階段的神舟飛船家族們設計並研製了一款神奇的控溫「外衣」——低吸收-低發射型熱控塗層。

所謂「低吸收」，顧名思義就是塗層材料自身具有較低的太陽光吸收特性，可有效減弱太陽輻照導致的溫度升高。而「低發射」，則是指塗層具有較低的紅外發射率，可有效阻隔飛船內部向外部深冷環境的輻射漏熱，避免艙內溫度的不斷降低。與此同時，工程師們還根據飛船結構、功率及空間熱環境特性，對吸收及發射性能進行特定的設計，形成的控溫外衣可保障神舟飛船在長期的極端高低溫外部環境下，依然能夠讓艙內處於適宜的溫度範圍。

成功經受神十三半年在軌考驗

在神舟十三號執行任務的6個月裏，五院科研團隊不斷進行在軌溫度監測，獲取了飛船飛行期間的整個艙內外溫度數據。在超過200攝氏度的大溫差與長期低溫以及強輻射的空間環境中，飛船的艙內環境溫度能夠始終控制在18至26攝氏度，為航天員營造了舒適的溫度環境，新型控溫「外衣」也經受住了長達半年的在軌考驗。

今年4月16日，神舟十三號返回艙穩穩落地時身披「金甲」。據介紹，那正是神舟飛船新型熱控塗層返回地球時，與大氣層高速摩擦後氧化燒蝕後的樣子。雖然塗層為完成自己的使命已不再完整，但是在它的護佑下，神舟十三號乘組開創了中國航天員在軌最長時間的紀錄。如今，神舟十四號載人飛船再次身着神舟飛船新型熱控塗層「外衣」開啟太空站任務新征程，繼續呵護航天員溫暖，守護航天員安全。

多項技術突破 護航航天器

據中新社報道，中國航天科技集團有限公司五院510所（以下簡稱「航天510所」）日前披露，為配合航天員多次穿艙活動，精準快速檢測艙門密封性的「快速檢漏儀」成為載人航天器的必需設備。

檢漏儀：精準快速檢測艙門密封性

神舟十四號飛船中，航天510所承擔了結構與機構、熱控、測控、儀錶與照明、環控生保等5個重要分系統中共計43台（套）產品。 「上述設備與飛船在軌正常工作及航天員的生命安全息息相關。」航天510所機電產品事業部總經理馬動濤舉例說，在太空站任務中，航天員要從神舟十四號飛船進入太空站，多次穿艙活動需打開和關閉艙門，精準快速檢測艙門的密封性至關重要。該所研發的艙門快速檢漏儀，實現了對神舟飛船艙門和對接面快速、準確檢漏，填補了國內在該領域的空白，已成為載人航天器的「必需品」，為航天員艙內活動提供堅實安全保障。

照明設備：可耐高低溫環境

神舟十四號載人飛船將會與太空站實施交會對接，航天員進入太空站生活和工作。由於太空站在軌飛行會周期性經過地球陰影區，因此在交會對接中照明問題就非常重要。航天510所承擔了載人飛船艙內照明設備和交會對接照明設備研製任務，為航天員提供了艙內工作、生活照明，也為在陰影區的交會對接提供了攝像輔助照明。

為滿足太空複雜惡劣環境要求，神舟十四號飛船艙內照明設備和交會對接照明設備採用了固態照明光源，優點是耐衝擊、抗振動、功耗低、穩定性高，但對高溫環境和低溫環境都比較敏感，為此，該所研製團隊進行了長期大量的技術攻關，最終解決了溫度問題。同時，該團隊還先後突破了空間二次光學系統設計、在軌抗特殊空間環境設計、敏感器件抗力學環境設計等技術難題。

作為中國載人航天器儀錶設備主要承製單位，航天510所為中國神舟系列載人飛船提供了種類豐富的艙內顯控、語音、手控設備。該所顯控儀錶設備負責人、高級工程師曾政菻說，綜合顯示單元和時間單元作為飛船終端顯示儀錶，為航天員提供飛船運行過程中各分系統參數數據、事件、AD採集數據、時間信息等內容的顯示，並配備緊急事件燈窗進行輔助顯示。

神舟飛船在執行與太空站交會對接任務後，返回艙將帶着航天員和下行貨物「回家」，快速準確找到返回艙，就用到了航天510所研製的國際救援示位標和微波重力水平開關等產品。返回艙落地後，國際救援示位標會發射無線電信標信號，能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛星搜救系統所識別，從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。

儀錶板：提供必要力學工作環境

儀錶板作為飛船儀錶設備的承重部件，它的整體框架式構型就如同一個「家」一樣，在飛船發射、飛行和返回過程中遇到巨大震動、衝擊等情況時，能夠為飛船上的儀器設備提供必要的力學工作環境。

航天510所儀錶照明分系統軟件產品設計師、信息與軟件中心軟件技術部高級工程師夏加高表示，儀錶照明分系統的手控左面板單元、手控右面板單元、編碼指令版、手控右艙壁等設備配套的軟件產品，向航天員提供必要的操作及控制飛船的相關顯示界面，能夠高可靠、高實時地刷新顯示重要參數，實時響應航天員的在軌操作指令，並對異常狀態進行有效提示。

夏加高稱，儀錶與照明分系統的軟件產品具備極強實時性和極高可靠性，以保證各類故障能夠被及時發現並得到妥善處理，為航天員提供全方位保障，確保航天員順利完成在軌任務。

專家解讀|飛船料屢遭遮光難發電 太空站併網供電施援手

神舟十四號任務是中國太空站建造階段最複雜最繁重的載人航天任務。與神十二、神十三相比，神舟十四號將親歷太空站轉入三艙組合體飛行模式、完成太空站建造這一重大歷史過程，但停靠在徑向對接口的神舟十四號飛船將依次被5個飛行器遮擋，太陽帆板發電將受到組合體遮擋的較大影響，所以這對飛船的供電系統來說，並不太「友好」。為此，科研人員專門制定了應對措施。

航天科技集團八院811所神舟飛船電源分系統主任設計師鍾丹華介紹，相比 「或在光照區初期被遮、或在光照區末期被遮」的貨運飛船和「一次最長5天全遮」的神舟十三號載人飛船，神舟十四號即將面臨的遮擋情況堪稱「史上最複雜」。太空站建造過程將先後經歷一字構型、L型構型和T型構型。有實驗艙加入的一字構型在慣性飛行下將帶來更長周期的全遮擋，最長可達到19天。

專家表示，太空站「大家庭」將互幫互助，遮擋期間，神舟十四號運行前期，核心艙即使供電能力有限，也慷慨解囊，通過「借用」貨運飛船部分能量，聯手為神舟十四號併網供電。待到運行中後期，實驗艙順利到崗，太空站三艙順利「會師」，面對日趨複雜的遮擋情況，實現「能量自由」的太空站便獨自承擔起為神舟十四號併網供電的任務。

設電源分系統動態在軌維護管理機制

此外，針對神舟十四號長周期全遮擋、複雜間隔遮擋和局部單側遮擋等各種情況，科研人員在地面開展能量平衡仿真分析和試驗驗證，充分驗證了太陽電池翼、儲能蓄電池和充電控制措施能夠適應工作條件的複雜變化。通過與飛船總體共同協作，制定了電源分系統動態在軌維護管理機制，在一些特殊情況下，如神舟十四號每月一次開機巡檢的用電「高峰期」，太空站組合體構型變化、變軌和調整姿態等「大動作」發生時，還會再次提前開展遮擋覆核和能量平衡預計，及時向太空站發出併網供電的邀請。

（來源：香港文匯報A03：要聞 2022/06/06）