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11月1日4时27分,空间站梦天实验舱发射入轨后,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。后续,将按计划实施梦天实验舱转位,梦天实验舱将与天和核心舱、问天实验舱形成空间站“T”字基本构型组合体。


梦天实验舱作为我国最先进的太空实验室,主要面向微重力科学研究,并配置了流体物理、材料科学以及航天技术试验等多学科试验平台。



梦天实验舱是个身长17.88米,体重超过23吨的“大块头”,内部设备达900多台(套),接口更是多达10万余个,其中不乏身材需以毫米甚至微米衡量的精微元器件。别看它们体型小巧,重要性却不遑多让,在浩瀚太空中展现着“中国精度”的力量。


梦天实验舱上天的意义,并不仅仅是为了做太空讲堂里的那些实验,而是有着更重大的使命。太空微重力技术的研究,并不是看不见摸不着的遥远技术,研究成果可能直接影响你我的日常生活,甚至是国产航空发动机的性能跃升。


航天科技集团五院为其配备的“神器”:


1、国内最先进的空间能源转换装置


空间高效自由活塞斯特林热电转换装置(以下简称斯特林热电转换装置)作为梦天实验舱舱内的验证项目之一,被安装在航天基础试验机柜内。它是目前国内最先进的空间能源转换装置。


斯特林热电转换装置可将放射性同位素热能转换为电能,属于“动态”空间同位素电源系统中最先进的技术,相较于传统的“静态”同位素温差转换电源技术,其具有高效率、高比功率等显著特点。



目前,国际上尚未开展斯特林热电转换技术的空间应用,因此梦天实验舱内的验证试验将是国际首次。此次在梦天实验舱内进行斯特林热电转换技术科学试验的目的,是为了进一步验证在空间环境下该项技术的适应性及可靠性,为我国空间先进电源技术的发展提供技术支持,为未来“深空探测”计划提供技术储备。


2、可完全屏蔽X射线的“黑科技”


梦天实验舱应用的X射线透射成像系统是空间站材料实时观察实验主载荷,也是世界第一台在载人航天器中使用的、具有利用X射线透射成像原理进行实验功能的科学装置。它在资源与空间受限的情况下实现了对X射线的完全屏蔽,是具有历史意义的科学装置。



通过X射线透射成像系统,研究人员可实时观测空间材料实验,获得空间材料样品制备过程中的实时科学数据。这对于认知材料物理与化学过程的本征规律,指导和推动地基材料制备工艺和战略性新兴产业发展,服务国民经济建设具有重要意义。


3、神秘的“天宫八卦炉”


梦天实验舱内有个“天宫八卦炉”——高温炉及批量样品管理系统(以下简称高温炉系统),其旨在推动空间高温材料科学研究。


作为高温材料溶固实验主载荷,高温炉系统具有“多温场联动、多功能制备、全自动压控”的特点,是一个全新的综合型空间材料试验设备。其内部的精密传动单元可提供14种试验工况配置,使我国空间材料设备首次具备温场“区熔”功能。

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同时,全新的材料制备方法改变了我国同类设备工况少、功能单一的状况。设备内部的综合热控单元建立了温度梯度,实现了材料制备温度的高稳定性,让航天员在亲自操作时“手感温度刚刚好”。


4、吞吐海量信息的“随船秘书”


梦天实验舱里的仪表计算机应用软件是实验舱仪表数据处理的中枢系统。它就像一个吞吐海量信息的“随船秘书”,为梦天实验舱执行空间站任务护航。



当地面向梦天实验舱发送指令后,实验舱的仪表计算机应用软件就正式开始自主运行。当梦天实验舱与天和核心舱完成对接后,“随船秘书”将推动天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱形成“工作群”,实现信息的交互。


实验舱的仪表需要处理大容量数据,并且解算数据信息的方式各异,参数间的关联纷繁复杂,尤其是总线的通信负荷量巨大。为了解决这一难题,仪表计算机应用软件研制团队通过设置合理的任务分配及优化算法,有效解决了总线通信吞吐量大和对实时性需求高的问题。


5、逐梦苍穹的“光影小助手”


舱外云台灯将是梦天实验舱的“光影小助手”。它不仅将为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明,还将为航天员的出舱活动、拍摄“太空大片”提供美轮美奂的光影效果。


梦天实验舱发射时,舱外云台灯收拢在工作舱舱壁,入轨后第一个展开并锁定。它能够提供空间站舱外的动态照明、伴随照明,支持航天员出舱活动和监视摄像。同时,它还能够调整角度,满足中继天线、太阳翼在阴照区展开以及转动时监视摄像的不同照度需求,并具备在轨维修功能。


6、单晶叶片与其他叶片的区别,带来了很高的强度


单晶叶片是航空发动机的核心部件,这种构造的金属有极高的强度与耐热性,其性能直接决定了发动机的推力大小。但在地面冶炼时,重力引起的热溶质对流,会导致镍基单晶高温合金凝固组织中出现雀斑和杂晶等缺陷,微重力冶金就不需担心这些问题。


此外,通过地面与太空的实验对比,我们甚至可以找到缺陷根本原因和产生规律,找出在地面解决瑕疵的办法,改进生产工艺,生产出更优秀的发动机叶片。有了高强度高耐热的叶片,国产航空发动机性能将再上一层楼。


7、微型特种电机神助攻


在梦天实验舱上,微型特种电机是仪器设备完成各种动作的“神助攻”。可以说,凡是实验舱内需要动作的地方,都离不开电机。它们的体型相当小巧,外径可以小到几十毫米,最轻不过几十克重。在航天任务中,微特电机是真正意义上体格小、能量大的‘小金刚’‘小灵通’。该所共为梦天实验舱配套了10多个品种的微特电机,它们可以作为温控阀驱动机构调节舱内温度,也能担任货物转移的“搬运工”,还能驱动太阳能帆板对日定向,实现“蚂蚁搬大象”的效果。


不仅如此,在梦天实验舱内科学家还设计了微小飞行器的释放机构,也就是在释放卫星。只需要航天员在实验舱内把微卫星放到释放机构内。小卫星就会被转移到舱外,之后再通过机械臂抓起进行释放,整个过程会非常的智能简洁,大大降低了微小卫星进入太空的成本。


梦天舱不是一个小小的实验舱段,它是中国获得未来科技优势,经略太空海洋的先锋巨舰。


来源:王亚男航空说,科技日报,北京日报,科学黑洞

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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