揭秘新一代载人飞船试验船太空试验三大亮点

         新一代载人飞船试验船返回舱近日在北京举办开舱仪式，75个搭载实验项目单位的988件(份)搭载实验材料全部出舱移交。 在轨飞行2天19小时，新一代载人飞船试验船完成了多项空间科学实验和技术试验。记者采访中国航天科技集团所属中国空间技术研究院专家，揭秘该院此次搭载技术试验的三大亮点。 亮点一：太空3D打印 新一代载人飞船试验船在遨游太空期间，中国空间技术研究院529厂研制的复合材料空间3D打印系统顺利完成了全球首次连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印。 5月6日晚，空间增材制造系统按照预定计划开始空间打印试验，系统通过飞船载荷管理单元加电、开机、打印，过程中所有遥测参数正常，飞船舱内图像显示两个样件打印成功，清晰可辨别。 529厂复合材料空间3D打印系统总体副主任工艺师陈怡介绍称，本次复合材料空间3D打印试验实现了三大技术突破：一是首次实现连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印；二是系统工作全流程实现了无人照料、全程监控、自主控制；三是微重力环境对复合材料3D打印成型过程验证较为全面。 据介绍，碳纤维一直是航空航天领域应用广泛的轻质高强材料，本次太空3D打印的两个样件均实现了碳纤维的长丝连续，在打印路径、工艺控制、热管理等方面要求较高，结构的性能得到了显著提升，对未来复合材料空间3D打印的应用奠定了重要的技术基础。 亮点二：航天器在轨泄漏碰撞定位试验 新一代载人飞船试验船在轨运行期间，成功开展了中国首次航天器在轨泄漏、碰撞定位试验。5月6日0时0分，航天器在轨泄漏碰撞系统开机试验，开机时长47小时。开舱后，中国空间技术研究院总装与环境工程部的科研人员对15次在轨试验积累的2TB数据进行了分析，结果表明数据完整，泄漏、碰撞事件捕获清晰，定位误差小于±2cm，试验取得圆满成功。 据介绍，宇宙中存在很多高速运动的微小碎片，一旦与航天器发生碰撞，可能会击穿航天器威胁航天员生命安全。总环部航天器在轨泄漏碰撞检测系统技术负责人綦磊介绍，该系统可实时监测航天器在轨泄漏碰撞等结构健康状态，“就像人的皮肤在受到碰撞或损伤后，神经系统会感知并汇报这一信息一样，泄漏碰撞检测系统就像航天器的神经系统，可实时感知航天器结构上的微小变化，并将结果及时反馈，为航天员的生命安全和航天器的稳定运行保驾护航。” 新一代载人飞船试验船碰撞泄漏检测系统由1台主机及8颗高灵敏度声发射传感器组成，可实时监测载人飞船舱壁内的微弱声信号，实现有用信号提取、数据存储等功能。碎片碰撞及舱体气体泄漏会产生声波，系统根据声波到达各传感器的时间差，计算碰撞或泄漏位置；根据声波能量大小判断碰撞及泄漏程度。 綦磊表示，未来，航天器泄漏碰撞检测“家族”将能为航天器提供实时的“健康体检”，助力航天员及时处理突发状况，保证生命安全。 亮点三：时间触发以太网飞行试验 在新一代载人飞船试验船返回舱开舱仪式上，中国空间技术研究院502所研制的时间触发以太网星载原型系统成功从返回舱内取出。 502所先进计算与电子信息技术实验室主任刘波表示：“新飞船搭载的时间触发以太网装置，实际上是想做未来的智能航天器的一个实验”。在航天器内部，该网络的作用类似于人体的血管和神经网络，通过该网络将身体中各个关键“器官”(星载计算机)和“神经元”(传感器)进行互联。 开舱后，研制人员将对时间触发以太网星载原型系统的飞行产品进行回收并在试验室进行地面测试，对发射前数据、在轨数据和返回以后的数据和产品状态进行比对，为后续应用和改进提供方向性评估；取得的成果将用于指导时间触发原型网络二期系统的研制。 刘波告诉记者，本次的试验系统使用了基于中国自主知识产权的时间触发以太网交换机和网络端节点，为中国掌握大型复杂航天器实时控制网络和空间信息传输核心技术奠定了基础。 按照技术发展趋势，未来如果把时间触发网系统节点做成上网、交换、路由芯片，给每个卫星设备装上，那么卫星内设备就可以实现网络互联，就像家庭内的智能家居设备一样，多颗卫星之间也可通过星间链路实现互联。待航天器内部或者航天器之间实现智慧连接的时候，人类将迎来太空中的信息时代、智能时代。

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2020/06/05