作者:张双虎 黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2022/6/5 20:21:13
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中科院上海分院多项成果应用于神舟十四号

 

据中国载人航天工程办公室消息,神舟十四号载人飞船采用自主快速交会对接模式,经过6次自主变轨,于北京时间2022年6月5日17时42分,成功对接于天和核心舱径向端口。其中,中科院上海分院多项成果应用于本次飞船任务。

为航天器穿上“护甲”

此次神舟十四号任务中,上海硅酸盐研究所研制的长寿命低比值无机热控涂层、耐高温隔热材料与组件、返回舱舷窗防烧蚀污染涂层、姿控发动机热防护材料、舱内通道照明和仪器仪表等多种载荷表面高辐射热控涂层、舷窗玻璃及光学涂层、消杂散光涂层、不锈钢灰色化学转换热控涂层、返回舱防热天线窗等十余种涂层与部件得到应用。

宇宙空间是真空环境,航天器与外部环境的热交换只有热辐射一种方式。当太阳直接照射到航天器表面,如果没有防护层,温度会很快升到100摄氏度以上,而在太阳照射不到的区域,温度又会降到零下100摄氏度以下。

因此,航天器上都有一套经过精密计算、设计的热控制系统,包含热控涂层、热防护材料以及热管等。不管外部环境变化多剧烈,这套系统都能使航天器内部维持在合适的温度,保证舱内航天员安全和仪器设备正常工作。

上海硅酸盐所是国内最早开展特种无机热控涂层材料研究的单位,自我国第一颗人造卫星“东方红一号”用铝光亮阳极氧化无机热控涂层研制任务开始,承担了我国几乎所有型号航天器用特种无机热控涂层的研制和生产任务,多种涂层与材料解决了“卡脖子”问题,先后完成60余种不同比值无机热控涂层材料的研发和自主可控制备,成功应用于风云系列卫星、载人航天工程、探月工程、北斗组网卫星、火星探测“天问一号”以及空间站等多个国家重大型号。

液浮导航系统关键原材料自主可控

此次任务中,上海有机化学研究所研制了有机温控涂层、陀螺用氟溴油,氟氯油,氟醚油等多种型号和牌号,并在生产过程中建立了具备自主、完备的技术参数体系和研制生产体系,实现了我国在液浮导航系统关键原材料的全方位自主可控。

氟油是上海有机所为配套多个型号任务所研制,质量可靠、性能优异,保障了重点装备液浮平台、神舟飞船、天舟飞船、空间站、卫星等型号任务的研制交付,为国家重点项目建设提供了关键技术支撑。

航天器在太空工作的空间热环境非常极端。为保证仪器设备表面温度处于正常工作状态,航天器设计师常通过在航天器外表面使用不同的太阳吸收率和热辐射率的涂层来调节其热平衡温度,以保证其在合适的使用温度内工作。

从上世纪60年代为满足我国第一颗人造卫星“东方红一号”以来,中科院上海有机化学研究所几代研制组科研人员克服了大量技术和装备上的困难,研制出几十种不同用途的有机温控涂层,应用于我国已发射和在研的各类卫星和航天器型号上。在神舟十四上,同样使用了上海有机所研制生产的有机温控涂层。

“智慧之光”照亮交会对接

本次任务中,上海技术物理研究所承担研制交会对接灯a/b、轨道舱照明灯和返回舱照明灯等4台光电产品。交会对接灯属于神舟飞船仪表与照明分系统配套单机,配置在载人运输飞船舱外,在交会对接过程中为GNC分系统的TV摄像机拍摄提供照明。轨道舱照明灯和返回舱照明灯为宇航员在舱内工作生活提供照明。

LED照明系统相比于传统照明产品,具有寿命长、体积小、效率高、抗震性能佳、响应速率快、驱动电压低等优点,是太空照明的理想方案。该所先后为神舟七号到十三号载人飞船,天宫一号、二号,天舟一号等载人航天任务和实践系列卫星研制空间LED照明系统。其中,中国神舟七号飞船上用于航天员出舱行走以及太空图像拍摄的照明系统,是世界上第一次使用LED光源作为载人航天器的照明系统,也是我国首个用于太空舱外的照明系统。

近20年来,上海技物所提供的产品从白光照明扩展到植物培养、可见光通信、杀菌消毒、定标光源等领域,光谱也从可见光扩展到覆盖紫外、可见光、近红外等波段。团队目前正有序推进神舟飞船后续任务航天照明产品研制,将持续在未来几年为载人航天工程任务提供高可靠的航天照明产品。

 

 
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