川观独家| 爆料!”天舟一号“货物“大管家” 来自四川

2017-04-20 20:24:02         来源:川报观察
来源:川报观察 2017-04-20 20:24:02
 
川报观察记者 朱雪黎

4月20日19时41分,我国自主研制的第一艘货运飞船“天舟一号”准时点火升空。

宣布发射成功后,海南文昌卫星发射中心第一现场,中国航天科技集团公司第七研究院(四川航天技术研究院)宇航型号总指挥宋勇、宇航型号技术负责人陈粤海率领的天舟一号货保分系统研制团队,不约而同松了一口气,鼓掌欢呼起来。

这支现场不足10人的小分队,尽管规模“不起眼”,但却扮演着整艘飞船所有装载货物“大管家”的角色。
 


6年磨一剑 货运保障分系统填补国内空白
    
飞船运送的货物五花八门,既有航天员在轨生活所需的食品、服装、饮水、空气、医疗用品等消耗类物资,也有各类科研设施设备、空间站维修备品备份等。如何将成百上千、形态各异的“包裹”准确无误送达太空?从货物包装,到装载布局,每一个小环节都是一道大难题。

为此,该院6年前就组建起团队,专项研制货运飞船系统工程中一个特殊的分系统——货运保障分系统。如今,他们的创新研制,填补国内空白,成为中国太空物流“第一单”。

物资装载布局、配平优化和智能物资信息管理,是破解的两大关键难题。物资装载布局与配平直接影响货运飞船的飞行安全,同时对于降低燃料消耗、提高姿态轨道控制精度具有重要作用。充分考虑货船多种复杂约束的条件下,该院七部软件室主任周保琢带领攻关小队啃下“硬骨头”。目前,飞船全长10.6米,舱体最大直径3.35米,运载能力6.5吨的飞船配平精度已达到毫米量级。

而智能物资信息管理系统则采用“规划-管理-执行”的多层次信息系统架构技术,并结合RFID无线射频终端识别技术,实现了货物全过程可视化、自动化、智能化的双向可追溯管理。有了它,航天员能够准确、高效地在飞船内找到所需物品,并能丝毫不差地将废弃物装到船内相应位置。


100%私人定制 “快递”包装材料也为原创
    
“送货物到太空,包装货物的材料要求也很高,国内还找不到同时满足多项要求的成熟材料。”该院七部宇航室主任彭志会介绍说,飞船与空间站对接在轨期间,航天员要进入飞船进行货物的取放,因此,货包所用的材料必须满足长期载人密闭环境下材料的选用要求,具备超低有害气体逸出、高效抗菌防霉、高阻燃、燃烧产物低毒及优良的力学性能。

找不到怎么办?自主研发成为现实选择。花费长达3年的时间,广泛向高校和专业厂家借力借智,经过百余次调试、小试、中试……最终,他们成功研发出货包外部包装所需的特种纤维布和内部所需的特种聚氨酯泡沫。

特种纤维布采用天然抗菌纤维,经特殊混纺、后处理工艺而制成,具备低气味、抗菌防霉、阻燃、燃烧产物低毒、防静电和高强度等特性。即使航天员长期接触,也不会对人体产生危害。特种聚氨酯泡沫主要用于货包内部货物的缓冲减震。相比市面上常见的泡沫材料,它气味小、不易燃,同时还具备抗菌防霉和优良的力学性能。这两种材料,也是货运飞船中用量最大的非金属材料。

    

有送有取  送补给、收垃圾一趟解决
     
货运飞船完成补给任务后,还有一个重要的任务,就是将空间站内产生的各类生活和试验“垃圾”带回。

如何确保送补给、收垃圾一趟解决?该院产品组设计师团队还打造了一款全新产品,在轨质量测量仪,即要在失重的太空环境中“称斤两”。

“飞船要载着垃圾从空间站安全撤离,必须在撤离前对废弃物货包进行测量,为飞船配平装载布局提供依据。”七院四川航天计量测试研究所马仕才副所长介绍说,在轨质量测量仪为手持式测量设备,体积小、重量轻、操作简单,可通过人工键盘输入、USB和Wi-Fi通信方式接收测量任务并将测量结果传输给在轨物资管理系统。

飞船与空间站对接在轨期间,航天员进入飞船将各类补给物资搬运到站内,同时将站内的废弃物品搬运到飞船上。测量仪就由航天员手持操作,能有效解决在微重力环境下进行质量测量的难题。

值得一提的是,为满足飞船上各类货物的特殊储存需求,中国航天科技集团公司第七研究院的设计师团队还研发了补给存放平台、密封收纳罐等多个单机产品。“太空冰箱”低温锁柜就是其中之一。

“跟随飞船发往太空的低温锁柜目前能够提供最低零下20℃的低温环境。”七院七部谭平设计师介绍说,零下20℃的制冷指标,对家用冰箱等而言谈不上先进。但在距离地球400公里的外太空,冰箱常用的压缩机制冷方式均无法工作,只能采用热电制冷方式。而目前,国内的热电制冷产品基本只能实现以0℃以上的指标。

研制团队曾多方调研、咨询,相关的专业公司或科研院所均表示该产品难度太大、风险太高,不愿承担研发工作。在此情况下,该院组建专项攻关团队,自主研发,先后攻克低功耗设计、保温设计、结构优化减重设计、抗力学环境设计、空间环境适应性设计、高可靠性设计等重重难关,成功研制出现有产品。

编辑 孙琪