4月29日，長五B火箭發(fā)出一聲長嘯，在中國文昌航天發(fā)射場拔地而起，將天和核心艙準確送入預(yù)定軌道。
天和核心艙上遍布核心艙數(shù)管分系統(tǒng)、GNC分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、測控通信分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)、環(huán)控生保分系統(tǒng)、航天員分系統(tǒng)、艙外服系統(tǒng)等。它們?nèi)缤粋€個忠誠的“衛(wèi)士”，守護著核心艙的穩(wěn)定運行和航天員的生命安全。
長五B火箭轉(zhuǎn)運 中國航天報記者 宿東 攝
環(huán)控生保系列設(shè)備：守護航天員的生命安全
核心艙在軌運行期間，必須對艙內(nèi)的溫濕度、空氣壓力等進行實時監(jiān)測，確保艙內(nèi)環(huán)境時刻安全穩(wěn)定。這就要依靠九院提供的多種環(huán)境測量設(shè)備發(fā)揮作用。
704所為環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)研制的智能設(shè)備主要用于測量艙內(nèi)空氣總壓、溫濕度、微重力環(huán)境。
其中，結(jié)構(gòu)泄漏監(jiān)測測量儀不僅能夠監(jiān)測艙內(nèi)氣體壓力是否正常，還能根據(jù)艙內(nèi)氣體壓力變化，判斷載人艙是否有氣體泄漏，為航天員提供預(yù)警提示，保護空間站平臺安全和航天員生命安全。而微重力測量儀和微重力傳感器則用于監(jiān)測艙內(nèi)的微重力環(huán)境，為微重力流體物理與燃燒科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理等科學(xué)實驗提供重要數(shù)據(jù)支撐。
704所項目研制團隊經(jīng)過近10年的攻關(guān)，突破了空間高可靠諧振式壓力測量、高精度微重力測量、空間環(huán)境測量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)，為實現(xiàn)航天器智能感知、自主飛行進行了有益探索。
704所科研一線
771所為環(huán)控生保系統(tǒng)研制的中心計算機，是該系統(tǒng)的核心設(shè)備。它的主要作用是時刻接收、執(zhí)行并分配系統(tǒng)任務(wù)，同時收集、傳遞艙內(nèi)環(huán)境工程數(shù)據(jù)，可以說是系統(tǒng)中的“大腦”。
與此同時，771所還為環(huán)控系統(tǒng)配備了出艙控制器、飲水供應(yīng)控制器、手控控制器、坐便器內(nèi)部控制器和大小便收集控制器等多個重要器件。
771所本次任務(wù)宇航團隊成員
環(huán)控生保分系統(tǒng)中，693廠為電解制氧裝置子系統(tǒng)生產(chǎn)的電纜網(wǎng)產(chǎn)品，肩負著傳達艙內(nèi)環(huán)境控制指令的重要使命。各項指令通過電纜網(wǎng)進行傳輸，確保電解制氧裝置正常運轉(zhuǎn)，各項指令精準、高效傳達，為“天和”核心艙內(nèi)供應(yīng)氧氣、去除二氧化碳，使航天員在太空生活得到保障。
不僅如此，693廠為微量氣體檢測裝置子系統(tǒng)、微量有害氣體去除子系統(tǒng)、水處理子系統(tǒng)提供的電纜網(wǎng)產(chǎn)品，如同鋪設(shè)的一條條“高速公路”，確保核心艙各項生活設(shè)施正常運轉(zhuǎn)，滿足航天員在空間站的正常生理活動。
常規(guī)醫(yī)監(jiān)設(shè)備：航天員的貼心“小護士”
在太空中，航天員的身體健康狀況極為重要。在天和核心艙上，安裝了很多監(jiān)測航天員身體狀況的醫(yī)學(xué)監(jiān)測設(shè)備。這些常規(guī)醫(yī)監(jiān)設(shè)備由771所負責(zé)研制生產(chǎn)的，可為航天員在長期飛行中的生理健康狀態(tài)和功能提供全面有效的醫(yī)學(xué)監(jiān)督和保障。
例如，無線生理信號檢測裝置負責(zé)監(jiān)測航天員的心電、呼吸、體溫；睡眠監(jiān)護儀通過采集航天員睡眠時產(chǎn)生的生理信號，為航天員睡眠質(zhì)量做定期評價提供數(shù)據(jù)；此外還有采集航天員常規(guī)心電、運動心電等多種狀態(tài)的動態(tài)心電監(jiān)測儀；監(jiān)測航天員各項血液動力學(xué)參數(shù)的無創(chuàng)血液動力學(xué)監(jiān)護儀等。
數(shù)據(jù)處理設(shè)備：核心艙的“數(shù)據(jù)管家”
安裝在數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)中的核心處理單元、數(shù)據(jù)復(fù)接器和低速遙測編碼單元，承擔(dān)著數(shù)據(jù)處理的重要任務(wù)，就像是核心艙上的“數(shù)據(jù)管家”。771所的研制團隊親切地把它們稱為核心艙的“數(shù)管三兄弟”。
在核心艙執(zhí)行任務(wù)時，核心處理單元負責(zé)源源不斷地將整船狀態(tài)、指令和請求、地面站的遙控命令，以及關(guān)鍵事件等其他內(nèi)容信息收入囊中，經(jīng)過有序地分類、識別、處理和重組，一邊向?qū)?yīng)單機發(fā)布命令、接收結(jié)果，另一邊繼續(xù)源源不斷地將一包包豐富的數(shù)據(jù)送回地面站，時刻向地面?zhèn)魉陀钪娴膴W秘，匯報著核心艙和航天員們的工作狀態(tài)。
而704所為數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)研制的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，負責(zé)存儲空間站內(nèi)各種運行設(shè)備的運行關(guān)鍵參數(shù)、健康管理數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。它可以隨時為航天員和地面測控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)。
比如航天員需要對設(shè)備進行維修時，可以通過服務(wù)器查詢需要被維修設(shè)備歷史上的關(guān)鍵運行參數(shù)，為航天員提供維護數(shù)據(jù)和維修策略。
該設(shè)備首次實現(xiàn)了在軌數(shù)據(jù)備份功能，也是國內(nèi)首類多功能數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)備。
團隊成員按照地面數(shù)據(jù)中心的思想進行設(shè)計，讓多臺設(shè)備間定期進行數(shù)據(jù)備份。數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器一旦遇到故障，在切換主備機時，就可以保證數(shù)據(jù)不丟失，有效保護了核心艙的數(shù)據(jù)安全。
在研制過程中，704所的項目團隊攻克了多個關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了針對各類數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)的能力，極大提高了設(shè)備在軌運行的可靠性，有力保證了長壽命運行的要求。
高可靠SPARC處理器：核心艙上的“芯大腦”
772所自主設(shè)計的高可靠SPARC處理器BM3803作為星載計算機的“大腦”，為核心艙提供了穩(wěn)定可靠的控制能力，為載荷任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、核心處理、熱控管理、姿軌控制、數(shù)管綜合管理等多個分系統(tǒng)提供了高可靠、高性能任務(wù)管理和控制。
同時，該所還為核心艙的環(huán)控生保系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、推進系統(tǒng)等10多個分系統(tǒng)配套了處理器、FPGA、AD/DA、1553B總線、大容量SRAM存儲器、專用ASIC集成電路等32款7100余只集成電路，為空間站核心器件國產(chǎn)化提供全方位支撐。
772所封裝測試生產(chǎn)線
頻率綜合器：整艙標準信號的“心臟源”
頻率綜合器屬核心艙測控分系統(tǒng)，主要是為核心艙內(nèi)遙測設(shè)備、數(shù)管分系統(tǒng)、圖像編碼器等多種電子設(shè)備提供多種頻率、多種波形的高穩(wěn)定度時鐘及頻率基準信號。
由于需要頻率綜合器信號的設(shè)備眾多，因此，頻率綜合器無疑就是整艙時間標準信號的“心臟源”及“基準源”，只有心臟正常跳動才能保證其他設(shè)備有效運作。
539廠為“天和”研制的頻率綜合器設(shè)計工作壽命為十余年，將首次面臨在軌長期工作的考驗。
為確保長壽命工作，研制人員對關(guān)鍵器件進行了專項可靠性提升，有效確保了產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計時，研制團隊還考慮到了在軌可維修的手段，通過多輪次的評估，實現(xiàn)了可以讓航天員在軌進行整機更換維修，最大可能地保證產(chǎn)品在空間站長時間有效使用。
539廠科研一線
推進類產(chǎn)品：讓飛行更可靠
在核心艙密封艙內(nèi)，有一個重要設(shè)備，它管理著推進分系統(tǒng)的溫度、壓力、燃料儲量和工作狀態(tài)，同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)并注入指令。
同時，它還能夠根據(jù)推進遙測線路盒與數(shù)管發(fā)送的溫度參數(shù)，對系統(tǒng)相關(guān)管路、機組加熱器進行控制，確保系統(tǒng)各個模塊處于安全溫度點，并對推進與補加系統(tǒng)故障進行自主診斷，按照處理策略對故障進行處置。這就是539廠提供的推進管理器。
不僅如此，為了讓天和核心艙在宇宙中的飛行更加安全可靠，539廠還為核心艙推進分系統(tǒng)研制配套了推進遙測線路盒、電機驅(qū)動器、電推進子系統(tǒng)控制器等多個推進類產(chǎn)品。它們?nèi)缤粋€個“衛(wèi)士”，時刻守護著推進系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
慣性測量裝備：讓核心艙的飛行姿態(tài)更穩(wěn)健
慣性測量設(shè)備的主要作用是測量艙體的慣性姿態(tài)角速度和線加速度，為“天和”在軌穩(wěn)定運行和實現(xiàn)精確交會對接提供重要參考信息。作為工程的參與者，13所為空間站GNC分系統(tǒng)研制生產(chǎn)的慣性測量設(shè)備光纖IMU是經(jīng)過百余位研制、生產(chǎn)人員精益求精，數(shù)年持續(xù)攻關(guān)而打造出的精品。
13所還為天和核心艙提供了兩型石英撓性加速度計，分別用于天和核心艙艙內(nèi)微振動環(huán)境的實時監(jiān)測以及“天和”太陽翼微振動實時監(jiān)測。
這兩型石英加速度計具有啟動快、精度高、可靠性高、性能穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性好、測量動態(tài)范圍寬等優(yōu)點，能夠滿足國內(nèi)宇航領(lǐng)域?qū)π乱淮呔取⒏呖煽啃?、高穩(wěn)定性慣性儀表的需求，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)水平屬國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進，是完成天和核心艙長時間在軌飛行需求而研制的核心加速度計傳感器。
此外，16所（7171廠）研制的二浮陀螺儀是空間站控制分系統(tǒng)最為重要的單機之一，直接影響控制系統(tǒng)的姿態(tài)控制精度。773所還為“天和”配套了艙外作業(yè)用矩形電連接器、艙外射頻連接器、艙外光纖連接器、大功率直流接觸器等多款重要產(chǎn)品。
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