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日期:2023-11-22
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2022年10月31日15时37分,长征五号B遥四运载火箭在文昌航天发射场点火升空,成功将我国空间站的第二个实验舱——梦天实验舱送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,开启中国空间站建造收官之战。11月1日4时27分,梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。一、穿梭于电缆中,“梦”之队这样打造实验舱在空间站梦天实验舱发射任务中,由中国航天科技集团有限公司八院负责总研制,其中149厂承担了梦天实验舱总装任务。鲜为人知的是,这些精密繁重的总装工作由40多位、平均年龄33岁的年轻航天人担纲完成。伴随着梦天实验舱的成功发射、中国空间站建设打响收官之战,新一代中国航天人逐步挑起大梁。梦天实验舱工作舱是八院首次承担的密封舱总装任务,不同于以往非密封舱段的总装要求,不仅复杂程度升级,对舱内洁净度、环境微生物指标都有很高要求,工作舱内仅安装孔位就有1万多个。在外场试验中,梦天实验舱电性舱的改装任务极为重要,但也极其复杂。要求总装人员必须避开所有不必要的操作,又要确保所有操作互不相扰。在翻看所有工艺流程和设备状态后,现任梦天实验舱总装执行经理的栾浩梳理了上百根电缆和上百台设备的工艺技术要求,依据设计文件,梳理和制定了装配过程中的关键、强制检验点,明确操作和检查要求,从而保证了过程风险管控闭环。经过一个月奋战,团队按时完成任务,为后续试验任务开展提供了有力保障。时间紧、任务重,如何快速处理总装现场问题?2018年底,型号“大管家”八院149厂梦天实验舱总装主任工艺师齐海雁,干脆把办公场所搬到了总装总测的现场。梦天实验舱由工作舱、货物气闸舱、载荷舱及资源舱四部分组成,是一个“个子高、两头窄、中间宽”的“大块头”。为了在这个“大块头”的“体内”和“体外”正确安装各类密密麻麻的电缆、管路和设备等,齐海雁和团队成员探讨过多种总装装配方案。经过一轮又一轮模拟验证,他们摒弃了目前常用的“垂直总装”方案,采用借鉴了运载火箭的“水平+自旋转”总装方案。梦天实验舱中各项精细装调,成百上千的电缆好比“穿针引线”。在舱体侧面,梦天实验舱有“两扇门”,门里面“藏”了各种款式的电缆。为了确保每一次电缆插接都能做到万无一失,在总装初期,149厂总装团队成员朱俊劼每天对着地面模拟插拔台,核对插头、插座代号,检查插针情况,确认插座标记刻度……每一步操作都严格按照工艺文件,容不得半点马虎,生怕有个闪失。为了确保“两扇门”的角度运动旋转到位,朱俊劼敷设的电缆不仅要满足绑扎间隙,还要满足转弯半径的技术要求,从而呈现出一道道“空中长廊”。二、让太空网络无缝衔接,“穿舱光纤”这样实现“身处”太空的空间站如何与地面“交流”?这就需要一系列“不一般”的信息传输设备。此次中国电科八所为梦天试验舱配套了千兆/万兆光模块、光缆、光缆组件。依托这些产品,各种图像、语音、指令、数据等信息得以在空间站各舱间以及天地之间实现高质量的双向高速传输。中国电子科技集团公司第八研究所航天组件工程中心负责人高泽仁介绍,这一整套信息传输设备稳定性高、传输速率高,极大地提升了信息传输质量和速度。“例如我们可以在之后回传的视频里,清晰地看到航天员的动作细节等,地面工作人员与航天员的通话也更稳定更清楚。”据中国载人航天工程空间站系统总指挥王翔介绍,千兆/万兆光模块是我国空间站信息系统上水平跨越式发展的核心元器件。依托这些产品,海量的实验数据、高清图像得以在空间站与地面实现高速数据信息传输,以及天地通话、视频互连、太空授课和航天员出舱活动。那么如何实现舱内外数据互通互连呢?这就需要穿舱光纤发挥作用了。舱外光纤要能够耐高低温、抗辐照,具备多重环境适应性的能力。“我们针对光纤材料结构,通过大量实验,进行重新设计、改造和优化,解决了空间站舱外抗辐射大规模光互联等一系列难题。”高泽仁说,因为中国空间站计划在轨运行超10年,还需让光纤在该环境下具备“长寿命”属性。另一个关键难题,则是穿舱光纤带来的气密封问题。“舱外属于真空,舱内则是常温常压。光纤虽穿舱,但舱体仍需保证密封。”高泽仁介绍,经过多年研发,团队成功解决了空间环境下气密封的难题,在为空间站内外传输数据开辟直达通道的同时,保证了舱体的完全密封状态。中国电子科技集团公司第八研究所研制的穿舱光纤连接器,成功突破了航天长寿命抗辐照光纤关键技术,解决了空间环境下气密封及空间站舱外抗辐照光互连难题,实现了空间环境下各舱间海量数据的传输,保证航天员及空间站平台安全,成功履行了空间站海量数据传输和交互的重任。三、从源头优化,空间站舱段“运输专列”这样护航长征五号B运载火箭作为“空间站舱段运输专列”,自空间站建造工程实施以来,已成功托举天和核心舱、问天实验舱。此次梦天实验舱的发射任务,也由长征五号B倾力担纲,成功打响我国空间站“T”字基本构型组装的收官之战。其中,中国航天科技集团有限公司八院承担了长征五号B运载火箭4个助推器的研制工作。长五B是中国载人航天工程的新生代主力火箭。从产品实现入手,设计、工艺两手抓,八院长五B助推器型号两总历时2年,带着各系统主任师对所有单机生产及全箭总装工艺进行了全面审查,将可优化项目一一进行闭环落实。设计人员“驻扎”生产现场,收集生产过程中一线人员提出的建议和意见,持续进行“源头”优化。比如,在每个助推器的两侧各有一条长约18米、宽0.2米的细长罩子,用于保护导管和电缆。在推进剂加注后及火箭飞行过程中,箭体承受载荷产生一定变形,细长保护罩也会随之产生形变。经过充分仿真验证后,设计人员采用增加分段面的形式,直接提高其轴向变形补偿能力,确保在加注后及飞行过程中,能够维持现有的气动外形,让穿行其中的导管和电缆安全可靠地工作。“中国空间站从这里飞向太空,这是文昌航天人的骄傲!”广大航天工作者自豪地表示。据了解,这是我国载人航天工程立项实施以来的第25次飞行任务,也是长征系列运载火箭的第446次飞行。如今,随着中国航空航天的发展,也给航空和航天导线带来了重要的发展机遇。目前,航天器、飞机用低频信号电缆和动力电缆主要使用交联乙烯-四氟乙烯共聚物电线电缆和聚酰亚胺复合绕包线,聚酰亚胺复合绕包线凭借其耐辐照能力、耐高温性、质量等优势,也在民用航空领域逐步取代交联乙烯-四氟乙烯共聚物电线电缆。党的二十大报告指出,基础研究和原始创新不断加强,一些关键核心技术实现突破,战略性新兴产业发展壮大,载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航、量子信息、核电技术、新能源技术、大飞机制造、生物医药等取得重大成果,进入创新型国家行列。线缆行业正以自己的行动助力国家航空航天事业的强国之路。征途漫漫,勇毅前行梦圆航天,正当其时下一站,天宫空间站让我们共同期待!
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