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烟台高新区513所产品成功应用于航天员出舱活动

2021-07-06 09:36:53

来源:水母网   通讯员 刘杨



水母网7月5日讯 (通讯员 刘杨) 北京时间2021年7月4日14点57分,经过约7小时的出舱活动,神舟十二号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱,标志着我国空间站建造阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。

航天科技集团五院513所研制的测控通信产品、控制器产品成功应用于神舟十二号航天员出舱活动时的语音通信和机械臂控制工作;同时,513所还为新一代“飞天”舱外航天服配套了10余种产品,为出舱活动发挥重要作用。

测控通信产品为航天员出舱提供通信保障

航天员进行出舱活动时,与地面建立高速及时的通信联系尤为重要。因此,出舱活动不仅是对航天员的全方位考验,也是对空间站天和核心舱与地面测控站间通信能力的一大考验。

513所研制的出舱通信子系统实现舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面人员之间以及舱外航天员之间的全双工语音通信,在航天员舱外活动范围内实现无线通信全覆盖。与上一代出舱通信系统相比,该产品具有通信距离更远、通信速率更高、工作寿命更长等特点,同时由于采用了功率控制、抗多径等措施,该产品具有更强的空间环境抗电磁干扰能力,并支持多名航天员同时出舱活动时的通话功能。

舱外图像传输子系统为舱外提供无线网络覆盖,通过出舱无线收发设备提供的“热点”进行图像传输,实现了航天员出舱活动进行实时显示,实时记录等功能以及为太阳翼绕行测量试验提供数据传输功能。

控制器产品确保机械臂平稳运行精准定位

此次出舱活动,首次检验了航天员与机械臂协同工作的能力,为空间站后续出舱活动的顺利实施奠定了重要基础。空间站核心舱机械臂是目前同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统。它的展开长度为10.2米,最多能承载25吨的重量,是空间站任务中的“大力士”,主要承担舱段转位、航天员出舱活动、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型设备维护等八大类在轨任务。

513所为空间站机械臂研制了多台控制器产品,其中包括1套机械臂中央控制器、7套关节控制器和2套末端控制器,作为机械臂各处的“控制大脑”,出色完成既定任务,实现整个机械臂的平稳运行和精确定位。

其中,机械臂中央控制器是机械臂管理系统的控制和通信枢纽,负责接收地面飞控人员的各种指令,迅速制定动作方案,进而控制机械臂精准地完成各种动作。该控制器实际上是一台高性能、高可靠的宇航计算机,核心部分采用三模冗余设计架构,三个模块同时执行相同的操作,能够有效识别故障风险,大幅提高可靠性。

关节控制器负责控制着各处关节。机械臂肩部设置了3个关节、肘部设置了1个关节、腕部设置了3个关节,一共7个关节。每个关节对应1个自由度,就如同人的手臂一般,具有7自由度的活动能力。通过各个关节的旋转,能够实现自身前后左右任意角度与位置的抓取和操作,为航天员顺利开展出舱任务提供强有力的保证。

末端控制器负责控制着2处末端执行机构。肩部与腕部各安了一个末端执行器,作为机器臂的触手,末端执行器可以对接舱体表面安装的目标适配器,机械臂通过末端执行器与目标适配器对接与分离,同时配合各关节的联合运动,从而实现在舱体上的爬行转移。

为“飞天”舱外航天服配套10余种产品

513所为新一代“飞天”舱外航天服配套了10余种产品,包括舱外服中心计算机、生理信号检测装置、紧急制动装置、舱外服舱载供电装置等,在航天员成功出舱中发挥着重要作用。

其中,中心计算机是舱外服的“大脑”,负责收集航天员的身体状态数据,舱外服的工作状态及环境状态信息,并对所有收集数据进行实时处理,同时对航天员的出舱活动提供多媒体支持,确保航天员的出舱活动顺利进行。

生理信号监测装置用于采集航天员心跳、呼吸以及体温等生理信息,并将数据实时对外发送,为外界观察航天员生理状态提供数据保障。

紧急制动装置,由航天员随身携带,用于机械臂出现紧急状况或故障时,实现机械臂紧急制动;舱外服舱载供电装置,为航天员服装用电设备及测量设备提供电源,保障航天员出舱时航天服各项性能指标满足要求。

阎颖

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