“神十一”上的兰州造：510所研制生产飞船5个系统43台套产品

　　作者：兰州日报记者孙理文/图

　　10月17日，神舟十一号飞船发射成功，在这艘肩负着特殊任务的飞船上，凝聚着来自兰州空间技术物理研究所（以下简称510所）的科研人员辛勤的汗水，飞船上结构与机构、热控、测控、仪表与照明及环空生保这5个分系统的43台套产品是由他们研制和生产的，这些设备起到保障飞船在轨的正常运行和宇航员生命安全等重要作用。

　　舱门检漏保障宇航员生命安全

　　2016年对于我国载人航天事业来说是极为重要的一年，按照载人航天的规划，除了已经发射成功的空间实验室、神舟十一号飞船之外，未来还将发射货运飞船，新一批航天员又将随飞船升空，完成万众瞩目的载人航天任务。在载人航天工程中，航天员要在太空飞行多天，期间要经历多次穿舱活动，都需要打开和关闭舱门。航天员在舱内要生存，维持其正常生活的气体不能泄漏，舱门是否密封良好具有决定性作用，因此精准快速检测舱门的密封性至关重要。舱门检漏仪作用就是检测飞行器舱门是否关好达到密封状态，因为在太空环境中一旦舱门没有关好，而航天员在舱内脱下航天服后果将非常严重。怎样才能确定舱门关闭严密呢？舱门检漏仪就应运而生了，它像一个反应灵敏的“安全卫士”，通过内部的传感装置，感受压力和温度的变化，在短短几分钟之内判断出舱门是否关闭完好，并向航天员发送出“舱门关闭好了，可以脱下航天服”这样的确认信息。

　　早期的飞船采用整舱加压，监测舱压变化来检测舱门的密封性，这种方法准确、可靠，但耗时较长。对于早期无人飞船任务影响不大，对后续载人飞船分秒必争的航天员空间试验任务来说影响较大，会浪费大量时间，迫切需要改进检测手段，缩短检测时间。510所宇航机电产品事业部研发的舱门快速检漏仪正是在这一背景下研发成功，实现了对舱门和对接面的快速、准确检漏，填补了国内在该领域的空白。目前，舱门快速检漏仪已成为载人航天飞行器的“标配”设备，为航天员舱内活动提供坚实的安全保障，可以说舱门快速检漏仪就是航天员生命的保障者。

　　未来几年，我国将在太空中建成自己的空间站，510所舱门快速检漏仪在载人飞船上的成功应用为空间站等后续航天器舱门和各种对接密封面检测积累了经验，奠定了基础，510所的舱门检漏仪将继续在我国未来发射的航天飞行器上发挥“门神”的作用，为载人航天飞行器保驾护航。

　　为神舟仪表制作“救生衣”

　　随着神舟系列飞船和天宫空间实验室的成功发射，我国掌握了天地往返、航天员出舱和空间交会对接三大关键航天技术。大家也许能从电视的转播画面上看到，神舟十一号飞船上有着数量众多的仪表，这些仪表都要求非常精密和精确，不能出一丝一毫的问题，否则后果就不堪设想。

　　但是在飞船发射的过程中会产生巨大的振动，那么是什么保证这些仪表不受这巨大振动的影响的？这就要说一说由510所科研人员研制的神舟系列飞船仪表板减振器了。

　　神舟十一号飞船上仪表类器件通过液晶屏和航天员完成人机交互工作，作为高精科技代表的仪表类器件往往比较脆弱，而发射过程中火箭的瞬时加速会引起飞船舱内设备的剧烈振动，如果无法很好的隔离、衰减发射时的冲击振动，很可能导致飞船仪表损坏、飞行任务失败。此时，神舟系列飞船仪表板减振器肩负起了为整个飞船仪表减振的重任，安装在仪表板四个安装点上的金属橡胶减振器将仪表和船体隔离了开来，并通过振动过程中金属丝之间不断互相摩擦消耗了大量能量，这部分能量最终变成热能消失在了周围介质中。金属橡胶减振器完美扮演了神舟飞船仪表类器件“救生衣”的角色、确保了历次飞行任务的圆满成功。

　　值得一提的是，这种金属橡胶减振器不但运用在了神舟系列飞船上，通过510所科研人员的改进和研究，改型金属橡胶减振器成功的在火车上应用，与同类型产品相比，改型金属橡胶减振器耐高低温、耐腐蚀、抗老化、承载能力强、减振性能好，同时让机车行驶起来更加平稳，而且大大地降低了车辆的振动和噪声，为坐车的旅客提供了更舒适的环境。目前，该成果先后在柴油机车的气缸冷却水接头密封、核分离输送管道密封、铁路牵引机减振、斯特林制冷机整体减振、红外相机整体减振、“探索”卫星红外地平仪减振、返回舱通气阀减振、舱门快速检漏仪上高精传感器减振、导弹发射减振、离子电推进系统推力环减振、惯导隔振稳定平台等项目上成功应用。

　　此外，510所还设计了手持操纵棒来方便航天员操作仪表控制飞船。也许有人会问，为什么要用操纵棒呢？这是因为，航天员穿着航天服束缚在座椅时，座椅和仪表板之间的相对距离超过航天员手臂的可达范围。为航天员配备操纵棒，以便航天员对仪表板上的部分开关及按钮进行操作。别看只是小小一根操纵棒，却有很高的科技含量。操纵棒握持部分充分考虑航天员手掌抓握时人机工效学效果，满足抓握时饱满度和舒适度要求。操纵棒杆端部分为可伸缩设计，航天员可以根据操作过程中与仪表板的实际距离调节操纵棒长度。在使用过程中，操纵棒可以调教长度，类似套筒设计，内部位螺纹，外部为滚花设计，为航天员旋转该部件时提供足够的摩擦力。操纵棒顶端设计一硅橡胶头，可有效缓冲航天员使用操纵棒点击仪表板上按钮时操纵棒和仪表板按钮之间的作用力。可见操纵棒虽小，但其设计充分考虑了人机工效、作用力形式等要素。

　　点亮神舟飞天之路

　　神舟十一号载人飞船在浩瀚的宇宙遨游过程中，会周期性经过地球阴影区，此时就会经历很长时间的黑暗，影响在轨任务的顺利完成，此外，此次神舟十一号还将与天宫二号实施交会对接，从而使宇航员由神舟十一号进入天宫二号开展一系列工作和空间实验。但是由于太空中的特殊环境，在交会对接中照明问题就显得非常关键。航天510所承担飞船舱内照明设备和交会对接照明设备研制任务，不仅为航天员提供了舱内工作、生活照明，还为载人飞船与空间实验室在阴影区的交会对接提供了摄像辅助照明。

　　看到这里大家可能会问，宇宙空间中环境那么恶劣，咱们平常使用的照明光源能行吗？没错。如果直接采用咱们生活中常用的白炽灯、节能灯的话，估计在飞船上还没用几天就熄火了。那么，飞船上究竟采用了什么样的光源呢？其实神舟十一号载人飞船舱内照明设备（近距离泛光照明）和交会对接照明设备（远距离投光照明）均采用了现有民用市场上大量的LED光源，也就是固态照明光源。采用LED作为空间照明光源的优势有很多，比如耐冲击、抗振动、体积小、功耗低等。这些特点使LED非常适合在航空、航天等条件苛刻的环境中使用。那么，LED真的就那么完美吗？答案当然是否定的，LED由于受限于发光材料的性能，对高温环境和低温环境都比较敏感，所以为了解决这个应用难题，510所照明研制团队在十几年前就开始了关键技术攻关。

　　在轨长时间工作温度高，就得想办法给设备降降温；在轨长时间储存温度低，则又必须想办法给设备加加热。这两种情况看似矛盾，不过最终还是被研制组经过刻苦的科研攻关逐个拿下。另一个设计难点主要集中在照明设备的空间环境适应性上，为降低空间特殊环境（包括紫外辐照、总剂量辐照、原子氧等）对产品可靠性及寿命的影响，研制团队先后突破了空间用二次光学系统设计、在轨抗特殊空间环境设计、敏感器件抗力学环境设计等技术难点。载人飞船有了舱内照明设备和交会对接照明设备后，当飞船进入地球阴影区时，航天员在舱内仍然可以正确判读仪表，手动操作各种开关，也不会误打误撞了，飞船与空间实验室交会对接也多了一份成功的保障。

　　其实从神舟七号开始，飞船上的照明灯和照明电源就由510所研制。通过多年的科技攻关，510所在这方面的技术已经处于全国领先水平。据了解，神舟十一号飞船以后发射飞行器的所有宇航照明（除空间站机械臂上的照明外），包括未来将要发射的货运飞船，以及空间站的三舱（实验一舱、实验二舱、核心舱）的照明和照明驱动均是由510所负责研制。