“太空快递”再发货

  • 2022-05-18 09:07:00
  • 北京亦庄

5月10日01时56分,中国空间站建造阶段的首发航天器——天舟四号货运飞船,搭乘长征七号遥五运载火箭,在中国文昌航天发射场成功出发,跑出了中国空间站建造“接力赛”的第一棒。后续,天舟四号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。

此次任务中,不论是送物资的“快递小哥”——天舟四号货运飞船,还是“快递小哥”的座驾——长七遥五火箭,都有“亦庄智造”的身影。

“我们为天舟四号货运飞船配套了复接存储器,并为长七遥五火箭配套了各类型传感器、遥测传输设备、天基测控设备、导航接收机等产品,覆盖了火箭测量系统、控制系统及地面测试系统。”北京经开区企业航天长征火箭技术有限公司(以下简称“航天火箭公司”)相关负责人表示,公司配备的各类设备在此次任务中表现优异,保障了任务圆满成功。

飞船的数据“管家”——复接存储器

“我们为天舟系列货运飞船专门量身定制了复制存储器,小小的‘身材’,却有大大的作用。”该负责人说,复接存储器不仅是天舟四号货运飞船的数据管家,还全程记录货运飞船与空间站核心舱对接过程中的各相关设备的运行数据。

如何实现小身材、大作用?为了节省货运飞船的运输空间,这款复接存储器采用了多项技术进行轻量化设计,功能集成度高,性能优化,重量也大大减轻。性能上,该款复接存储器融合了神舟飞船数传复接器和天宫空间实验室大容量存储器的核心技术,稳妥可靠。体量上,为适用设备小型化研制要求,通过系统优化设计将复接器和存储器两台设备的功能集成在一台设备中实现,首次在货船设备中实现了具备复接功能的存储器。减轻的设备重量可以承载更多的货运能力,同时简化了地面测控系统的工作流程。

该复接存储器有效可靠的存储调度机制,保证了新一代货运飞船数据量大幅提升状态下,能够及时、完整、准确地下传所有数据。地面测控系统可以快速、准确、完整地获取飞船的运行状态,及时采取控制措施,确保飞船飞行任务的顺利完成。此外,在货运飞船与空间站核心舱对接、飞船停靠、脱离时的全部状态数据都通过复接存储器及时下传到地面,为地面测控系统提供数据保障和支撑。

火箭的“导航仪”——卫星定位接收机

此次天舟四号货运飞船将在太空执行交会对接任务,确保天舟四号精确入轨至关重要。如何保障精确入轨?航天火箭公司研发的长征七号运载火箭配套的卫星定位接收机就是关键所在。它就像是火箭的导航仪,精确指引方向,确保天舟稳稳进入预定轨道。

这款“导航仪”不仅有多模式保障精准入轨,还是位“四象”全能选手。为防止在飞行轨道高、电磁环境复杂的条件下,单导航卫星系统无法满足定位条件或定位性能差,卫星定位接收机兼容了北斗和GPS导航系统,并优先采用北斗定位,接收机能够极大可能地实时输出准确的定位测速结果,确保精确入轨等各类需求。为了在火箭飞行中可能出现的复杂姿态和动态下依旧保持不间断收取信号,收机采用了四分集卫星信号接收专利技术,保证火箭的四个象限均具备收星定位能力——“四象”全能,既保证了接收机定位测速的连续性和稳定性,又极大地提高了接收机性能及可靠性。

值得一提的是,该卫星定位接收机还成功突破了卫星信号快速捕获、高精度测距、高精度定位测速等关键技术。

火箭的“神经元”——传感器、变换器

作为飞船升空的交通工具,火箭的“健康”非常重要。但火箭“健康状况”如何知晓?这就要依托于遍布火箭全身的各类神经元——传感器、变换器。这一个个小小的神经元,编织了一张神经网,精密测量火箭的各类参数,告知火箭的总大脑,用于对火箭发出响应的指令,适时感知火箭的状态。

如果把火箭的发动机比作火箭的“心脏”,推进剂输送系统则犹如火箭的“大动脉”。火箭“大动脉”上的压力传感器如同一个个“神经元”,实时监测“大动脉”内“血液”压力,告知火箭的“供血血压”情况。

长七遥五火箭里流淌的“血液”与人体流淌的血液不同,其为液氧,温度低达-183℃。面对比南极温度还低一倍以上的温度下准确敏感火箭的“血压”,航天火箭公司为长七遥五火箭成功研制了“超低温压力神经元”,其超低温压力测量技术填补了国内空白。

在推进剂液位测量“大家族”中,还有确保火箭的运载能力的箭上点式液位和连续加注液位传感器变换器;实现监测火箭飞行时推进剂燃料剩余情况,确保火箭续航能力的剩余液位传感器变换器;为火箭发动机提供燃料耗尽时命令发动机关机的耗尽关机液位传感器变换器;实现对推进剂加注过程健康监测的“中央控制台”——液位参数处理设备;攻克了数十项关键技术瓶颈、可实现在不同推进剂介质环境下快速响应的耗尽关机传感器、变换器;能够及时反映出箭体各个位置的温度信息的温度传感器……

天地信息“高速路”——信息传输网络

火箭升空后如何实时掌握其信息?“我们打通了天地信息的‘高速路’,可以全面掌握火箭状态。”该负责人口中的“高速路”就是信息传输网络——两套高码率地基设备和一套天基测量设备,既满足了高码率信息传输需求,同时也提高了信号传输的可靠性。

其中,高码率Ka频段天基测控产品负责火箭飞行过程中天基返向高码率遥测数据传输任务。该产品创新性地应用了多种关键技术,相较于传统产品,数据传输能力有跨越式提升。高码率地基遥测传输产品用于获取火箭飞行过程中各系统的工作状态参数、环境数据以及飞行过程中关键部位的实时图像,在火箭飞行过程中进行实时监控、性能评定和飞行事后数据分析。该产品采用了多种先进技术,有效解决了数据传输中数据延时、信号畸变等问题,极大改善了数据传输质量,提高了数据传输的可靠性。

航天火箭公司在此次任务中的贡献还不仅于此,还有为火箭发射全程保驾护航的地面设备,遍布全箭的百余根箭上遥测系统电缆网……

特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献。“秉持着这样的航天精神,我们不断攻关,突破了一个个航天技术难题,用我们的汗水和智慧保障了项目进度和发射任务的圆满完成。未来,我们还将在技术创新上孜孜以求,为航天强国建设再立新功。”航天火箭公司负责人表示。

  • 编辑: 邢爽
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