□ 本報記者 張宣 楊頻萍
夢天實驗艙成功發(fā)射是航天史上的又一高光時刻,在中國空間站建設的每一個關鍵節(jié)點都有江蘇高?蒲性核膭(chuàng)新力量在背后默默助力。
跟隨夢天實驗艙一起遨游太空的,有中國電子科技集團公司第五十五研究所配套保障的多款微波芯片、模塊組件等核心器件,分別應用于載荷系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、地面測控系統(tǒng)等,有力保障任務順利進行!拔覀冄兄婆涮琢艘缘谌雽w氮化鎵功率放大器為主的多款微波芯片,以及模塊組件、氮化鎵場效應晶體管和絕緣子、二極管等產(chǎn)品! 中國電科55所主任設計師余旭明告訴記者,如果把電機比作關節(jié)和肌肉,芯片則是大腦。
“一枚僅6平方毫米的氮化鎵功放芯片,卻是載荷系統(tǒng)發(fā)射電路的關鍵核心元器件! 余旭明舉例道,氮化鎵功放芯片是深空信號傳輸?shù)摹胺糯箸R”,為天地通信搭建起高速路,且經(jīng)過工藝和電路設計的技術創(chuàng)新,發(fā)射功耗降低了20%。目前,該所共有25種核心器件在載荷、火箭、地面測控等系統(tǒng)中得到應用。
近年來,中國電科55所強化應用基礎研究,開展超寬帶氮化鎵功放、超大功率氮化鎵功率器件等技術攻關,積極打造原創(chuàng)技術策源地。“我們圍繞護航國家重大航天工程,推動構建高效率、高可靠微波芯片工程技術體系,參與保障了北斗導航、火星探測、載人航天等系列重大發(fā)射任務。” 余旭明說,從天舟、神舟、問天到夢天,中國電科55所始終用“芯”護航中國空間站建造,筑牢國之重器基石。
夢天實驗艙發(fā)射成功后,蘇州旭博檢測實驗室總經(jīng)理濮龍鋒在微信朋友圈興奮地慶祝發(fā)射順利。“檢測實驗室保證了火箭發(fā)射的可靠性! 濮龍鋒介紹,夢天實驗艙依托長征五號B遙四運載火箭發(fā)射,可靠性指標在國際上處于領先水平,很大一部分得益于發(fā)射前嚴格且專業(yè)的可靠性測試。“實驗室團隊完成了長征五號B系列運載火箭的推進機構和電源系統(tǒng)的可靠性測試,通過在地面模擬力學環(huán)境,驗證在太空強大振動環(huán)境下火箭是否能保持正常工作! 濮龍鋒解釋說,汽車如果開到200公里每小時,就會因受到各種力而強烈振動。而火箭速度每秒達7.9公里,在復雜的力學環(huán)境下,振動將成倍放大。因此針對火箭部件的測試標準極為嚴苛,測試工作直接關乎火箭在太空的穩(wěn)定運行。
夢天實驗艙發(fā)射成功后,將與天和核心艙進行快速交會對接以及平面轉位,組成中國空間站“T”字基本構型。在打造空間應用研究“夢工場”過程中,有一支重要的南航力量,始終在型號研制最前線,一步一個腳印,助力夢天圓夢,推動我國空間科學研究與應用邁向世界領先水平。
南京航空航天大學自動化學院王莉教授領銜的“智能配電系統(tǒng)”團隊面向空間站等載人航天任務,開展航天器智能并網(wǎng)控制及保護技術研究!搬槍臻g站組合體復雜構型后各飛行器帆板遮擋引起的能源均衡配置和使用問題,我們建立控制模型,將固態(tài)功率控制器技術應用于空間站系統(tǒng)各智能配電器中,實現(xiàn)功率的通斷控制和安全保護! 王莉介紹說,采用智能并網(wǎng)控制技術實現(xiàn)空間站系統(tǒng)多飛行器之間能源系統(tǒng)并網(wǎng)供電,解決了能源的最優(yōu)利用和統(tǒng)一調配問題。
2021年11月7日,航天員翟志剛、王亞平身著我國新一代“飛天”艙外航天服,先后從天和核心艙節(jié)點艙成功出艙,航天員出艙背后凝結了眾多科研人員的智慧和心血。應航天員中心、上海宇航系統(tǒng)工程研究所委托,南京航空航天大學機電學院張得禮副教授領銜課題組,參與研制“水下機械臂及其智能控制系統(tǒng)”,該系統(tǒng)逼真地模擬了空間站出艙活動的機械臂轉運以及定點作業(yè)支持工況,是出艙活動任務工程實驗驗證和航天員訓練的重要保障。
研制過程中,課題組面向模擬失重環(huán)境的中性浮力水槽航天員訓練任務,開展了水下機械臂控制系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)以及供配電支持系統(tǒng)的學術研究與工程研制。據(jù)介紹,課題組研制的內容作為整個系統(tǒng)核心指揮樞紐,突破了基于多傳感融合和基于優(yōu)化算法的水下路徑規(guī)劃技術、水下機械臂人機交互控制技術、虛擬孿生的大尺寸空間碰撞檢測預測技術、水下安全監(jiān)控技術等,有力保障了系統(tǒng)的可靠、高效運行,是水下機器人控制技術在載人航天模擬失重訓練應用的一次突破。
南京航空航天大學材料科學與技術學院占小紅教授團隊參與了長征系列多型運載火箭貯箱焊接結構研制任務,開發(fā)了跨尺度一體化建模與仿真技術,形成了火箭貯箱焊接應力與變形全局高精度調控策略,實現(xiàn)了5米級貯箱焊接變形小于千分之一,助力長征5B運載火箭順利發(fā)射。
空間站轉位機構是空間站實驗艙與核心艙在軌組裝的重要執(zhí)行機構,南京航空航天大學航天學院陳金寶教授團隊研制了“空間站轉位機構整機特性測試系統(tǒng)”,對轉位機構轉臂與基座在轉位工作中的捕獲、連接、解鎖和分離過程進行六維力/力矩動態(tài)加載,解決了轉位機構產(chǎn)品在地面環(huán)境下的工作力學載荷模擬與測試問題,對轉位機構產(chǎn)品的工作邊界設計與驗證起到了重要的作用。
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