“问天”发射 浩瀚宇宙,实验舱如何照明?

2022年9月15日08:46:34“问天”发射 浩瀚宇宙,实验舱如何照明?已关闭评论


    7月24日,问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空,这是我国空间站建造阶段三个舱段中的第二个舱段,也是中国空间站的首个实验舱。中国空间站“问天实验舱”是当今世界现役最大单体载人航天舱段,其发射质量23吨,轴向总长17.9米,舱体最大直径4.2米,较之“天和”重量和长度都创造了单体载人航天器的“历史记录”。
    问天舱分为工作舱、气闸舱、资源舱三部分,不仅配置了与“天和”一样的航天员在轨生活的居住区和生活区,充分满足航天员的“吃穿住行”。
    此次“问天”任务,中国航天科技集团有限公司五院510所(以下简称510所)研制的舱外投光照明子系统、照明设备等一系列火爆“单品”,将乘坐“问天”到达宇宙深处,发挥探索浩瀚星空的重要作用。
    太空实验室的舱外“照明灯”——舱外投光照明子系统
    当前,神舟十四号乘组的3名航天员正在中国空间站执行任务,“问天”的到来也意味着中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器的来访,这又将是一个见证历史的重要时刻。
    后续航天员还将首次从问天实验舱气闸舱出舱,舱外活动的开展离不开“照明灯”,而510所研制的舱外投光照明子系统将会发挥重要作用。舱外投光照明子系统属于复杂的舱外机、电、光一体化设备,由投光灯单元、云台机构、无源展开机构及控制器组成,依靠多自由度云台的方位角度、俯仰角度动态特性提供空间站舱外的动态照明、伴随照明,用于支持航天员出舱活动和监视摄像。该设备在“问天”发射时为机构折叠压紧状态,在轨之后将转换为机构展开到位并锁定状态。该设备云台的转动范围大,能实现“太空实验室”舱外不同照度需求下的亮度调整,并具备在轨维修功能。
    “问天”发射 浩瀚宇宙,实验舱如何照明?
    图为舱外投光照明子系统-云台灯。
    为适应舱外环境,如紫外辐照、总剂量辐照、原子氧辐照等,510所“舱外投光照明子系统”的研制团队分别从材料、工艺、结构设计等几个方面开展攻关,在经历了一次次的失败,一次次的重来之后,成功攻克了四大关键技术,设计出了能够抵御空间辐照的灯体结构以及光学照明系统,顺利通过了特殊空间环境地面试验,保证了在轨长时间高效率工作。其可在轨维修更换功能也是经历了多轮迭代优化设计,才得以实现的。510所研发的“舱外投光照明子系统”在“太空实验室”建成后将不仅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,也为出舱活动任务提供了美轮美奂的光影效果,我们看到的每一张“太空大片”都是通过它的默默打光得以呈现的。
    “问天”发射 浩瀚宇宙,实验舱如何照明?
    图为舱外投光照明子系统-云台控制器。
    航天员的舱内“太空家居”照明体验——照明设备
    空间站是长期在轨驻留的载人飞行器,航天员在舱内工作、生活及出舱活动都离不开照明设备。510所承担了“问天实验舱”大部分照明产品研制工作,配套照明类产品共计7种,36余台/套。其中全新设计的照明产品主要包括情景照明产品、便携照明产品和舱外泛光照明产品。
    舱内情景照明产品包括通道照明、生活照明、阅读照明、维修用头灯、照明控制器等5类20余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术,也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。由于航天员长期在轨生活,以前载人飞船单一的照明模式会造成航天员工作效率降低,生物钟紊乱以及睡眠障碍等问题,情景照明产品通过对色温、亮度、照明区域的可控调节,可解决上述问题。照明模式可精确到工作模式、就餐模式、娱乐模式、睡眠模式等;照明区域也可细分为工作区、生活区、阅读区、维修区等;操作方式包括手持移动设备Wi-Fi无线控制、照明开关板有线控制等,这些设计都极大地提升了航天员在轨工作、生活的便利性和舒适性。
    空间站便携照明设备主要用于舱外精准维修照明和舱内母线掉电时航天员转舱或逃逸的应急照明,目前在国外空间领域并无同类产品。便携照明设备满足了在舱内、舱外工况下连续工作6小时的苛刻需求,也是国内首次将锂电池应用于舱外便携式产品设计中。针对锂电池短路可能导致的起火、爆炸问题,510所研制的“便携照明设备”采取了多项技术,确保了锂电池空间应用的可靠性。
    “问天”发射 浩瀚宇宙,实验舱如何照明?
    图为问天舱照明设备。
    舱外泛光照明提供航天员出舱时行走路径上的辅助泛光照明以及舱外摄像照明。是我国首次在轨应用的舱外空间环境长寿命照明产品。它的研制攻克解决了空间电离总剂量辐照环境、紫外辐照环境、原子氧腐蚀环境长时间耐受的技术难题,让航天员在地球的阴影区也能正常进行舱外活动。除此之外,问天舱照明产品还有报警灯、专用照明灯、专用照明控制板等特殊场景灯具,它们共同构建了一个明亮、舒适的中国空间站光环境。
    在空间站“问天”发射任务中,510所继续发挥自身技术优势,集全所科研力量再次出击,用科技创新精神引领科研工作,以脚踏实地团结协作的品格,为我国航天事业的空间站建设贡献了属于510所的磅礴力量。
    (受访者供图)