龙江力量助力“问天”逐梦苍穹

  记者从哈尔滨工业大学获悉，在此次问天实验舱发射任务中，该校多项研究成果助力问天实验舱，再次彰显航天第一校“尖兵”的使命担当。

  问天实验舱上约5米长、负载达3吨的机械臂，不仅可实现与舱体间电气和信息的互联互通，还能通过问天实验舱外部的目标适配器完成舱外的爬行和固连，实现覆盖整个实验舱舱段的操作维护。这副庞大却灵巧的机械臂由该校机电学院刘宏院士、谢宗武教授团队和中科院长光所联合研制。

  据介绍，机械臂既能完成航天员出舱活动支持、舱外状态检查等任务，也能结合其自身运动灵活、定位精准等优点，执行各类舱外载荷和平台设备的安装、拆卸、维护和照料等精细操作。同时，它还可通过一个机械臂转接件与10米长的核心舱机械臂组合起来，实现双臂间电气和信息的互联互通。“双臂合一”后，整个机械臂系统可达范围能够拓展为14.5米，活动范围可直接覆盖空间站3个舱段，满足了跨舱段、全空间站大范围的不同位置精细作业需求，为我国空间站在轨建造提供了有力保障。

  为了应对空间碎片威胁，该校航天学院庞宝君教授团队与北京空间飞行器总体设计部，联合开发了专对于问天实验舱结构特点的空间碎片撞击感知技术，并将其应用于问天实验舱结构健康监测子系统的空间碎片撞击监测模块。该技术能够对空间碎片撞击事件进行实时感知、判别并定位，为航天员和地面控制人员及时采取应对措施提供相关依据，保护空间站和航天员安全。

  庞宝君教授带领的空间碎片高速撞击研究中心，精准预测我国载人航天发展过程中大尺寸、长寿命、高可靠载人空间站对于实时感知空间碎片撞击的需求，早在2004年就在国内率先提出并开展基于声发射的空间碎片撞击在轨感知技术探讨研究。多年来，团队围绕超高速撞击判别、定位及结构伤害损坏识别，在基础科学问题提出、理论分析模型建立等方面，取得了系列原创性成果。通过技术集成，团队研制了空间碎片撞击在轨感知系统原理样机，为工程应用奠定了技术基础。

  此次问天实验舱发射对接我国空间对接领域的新任务、新挑战。据悉，全长17.9米的问天实验舱轴向，是世界上轴向长度最长的单体载人航天器。这一新型式大尺寸大惯量的航天器对接，是我国首次在载人状态下迎接航天器的来访对接。为确保此次空间对接任务万无一失，该校机电学院赵杰教授团队研制的空间对接机构地面测试系列装备，通过参数化载荷配置，使对接过程动能瞬时等效，确保这一特殊对接工况的准确模拟和高效验证，圆满完成空间对接机构研制各阶段的地面测试任务。

  空间站的“空调系统”是保障航天员生命安全的关键子系统之一。由于空间站外部的温度变化范围非常大，常规冷却剂不足以满足这种大温差范围的需求，给工作在这种介质中的流体回路泵轴承的抗侵蚀的能力提出了巨大的挑战。该校材料学院王浪平教授团队采用表面强化技术，解决了流体回路泵轴承的抗腐蚀难题，使其工作寿命得到大幅度提升，为航天员的长期驻留提供了可靠保障。

  空间交会对接是现代航天器长期在轨运行期间必不可少的操作，空间对接机构是实现空间飞行器间在轨的机械连接、建立航天器联合飞行的组合体和安全分离的系统。王浪平教授团队采用离子注入与沉积技术攻克了空间对接机构核心零件的表面强化难题，使其在太空环境下获得高抗磨损、自润滑和防冷焊等性能。同时，该团队研制的离子注入与沉积工业化装备，为空间对接机构上50余个核心零件的表面强化提供设备条件，实现了关键技术的自主可控，保障了神舟、天舟系列飞船、问天实验舱与空间站核心舱等目标飞行器的可靠对接。

  该校机电学院姜洪源教授团队利用金属丝的耐高低温、大温差及大过载等优良性能，研制的HIT-1型金属橡胶阻尼环解决了发动机测控系统的抗震减振技术难题，有效减轻火箭大过载、大震动对信号传输装置带来的负面干扰，提高了信号连续传输的稳定性，为液氧煤油发动机的正常工作提供了支撑。此金属橡胶技术已成功助力天问一号火星探测器发射、嫦娥五号探测器发射和长征七号遥四运载火箭发射。

  众多龙江力量中，就有哈尔滨玻璃钢研究院有限公司（简称哈玻院）承制的太阳翼的收纳箱体和隔离板，以及电源分系统和推进分系统的主承力结构所用的高性能碳纤维复合材料。

  何为收纳箱体？据哈玻院工程师王梓桥介绍说：“收纳箱体的外形类似手风琴的两端，在柔性翼折叠的过程中给它提供一个保护和支撑的作用。”

  据悉，哈玻院是我国最早从事树脂基复合材料研发的科研机构之一，经过60多年的发展，现在已经成为以纤维缠绕技术、拉挤技术、预浸料制备及铺放技术、结构设计技术、高性能树脂体系及功能材料、工艺设备设计制造技术为主要特色的科技型企业，基本的产品涉及航天、航空、船舶、电力、水处理、建筑等多个领域。在国家科技攻关、重大工程等项目中，突破了复合材料轻量化结构设计制造等技术，研制产品成功应用于神舟、天宫、天舟、空间站、嫦娥、长征等载人航天和国防工程。

  据哈玻院高级工程师朱楠介绍，碳纤维复合材料件具有重量轻、承载能力高的特点，比铝合金材料轻30％左右，承载能力是铝合金材料的2～3倍，是典型的轻质、高刚、高强度的复合材料结构件。

  在采访中记者通过调查了解到，目前，哈玻院正在紧锣密鼓地推进新材料科技产业化基地项目建设，该项目建成后将使哈玻院的产能提高一倍以上，并将完全解决复合材料制备、高端装备国产化以及高性能轻量化结构件设计制造和高精度控制问题。同时建设商业航天、商业航空、高铁装备、5G通讯等领域关键复合材料结构件设计、制造、检测、评价的产业链条，打造国际一流的复合材料科技成果研发和产业化基地。

  在这次“问天”之旅的长五B火箭遥测系统中，中国电子科技集团有限公司49所（简称49所）配套压力、温度、振动三大类传感器，测量系统内的相关参数，确保系统正常运行，满足飞行各项使用上的要求，在飞行过程中表现优异，圆满完成了保障任务。

  采访中记者通过调查了解到，49所为空间站问天舱配套了70余种、300余套的传感器正样产品，涉及环控、热控及推进等分系统，测量包括压力、温度、湿度、流量、氧气、氢气、电导、液滴、烟感、呼吸、心电、体温等多种参数，保障空间站的平稳运行，守护航天员的生命安全。

  空间站的水处理子系统、尿处理子系统装有49所配套的电导传感器、液滴传感器等，传感器测量的参数为处理过程以及最终是不是达到能再一次饮用的标准提供了依据。

  空间站内的氧气是不断消耗的，没有了氧气，航天员的生命将无以维持，49所为空间站配套的氧传感器，是控制制氧系统工作的核心检测手段。

  空间站是一个密闭的系统，常年的人员活动会在这个密闭空间产生各种有害化学气体，49所为空间站的微量有害化学气体去除子系统、二氧化碳去除子系统配套的氢气传感器、二氧化碳传感器等，可以实时检测空间站内的微量有害化学气体含量，判断环境是不是真的存在异常，为航天员的生存提供保障。

  航天员舱外服系统还配备了生理背心，49所的传感器能监测航天员出舱活动中的呼吸、心电、体温等生理参数，提供医学参数保障；流量、温湿度、压力等传感器，为舱外服内的环境参数监测提供了数据支撑，保障了出舱活动的顺利进行。

  空间站的变轨操作、紧急避让操作，都要依赖于推进系统的发动机，而发动机的燃料压力监测，就是由49所的传感器来执行的，保障空间站整体的移动能力。

  空间站舱内的温湿压常规环境监视测定、空间实验系统的实验设备状态监测以及空间站各个管路系统的状态监测等都大量使用了49所研制的温度、压力、湿度等产品，为空间站的正常运行提供了重要的技术保障。

  作为国内目前空间站载人航天传感器配套数量最多、品种最全、涉及系统最多的配套单位，49所为空间站的整体建设作出了突出贡献，49所科技工作人员将继续发扬“两弹一星”精神和载人航天精神，为祖国的航天事业贡献更大的智慧和力量。