LED和傳感器,神舟飛船上的“秘密武器”

時間:2016-10-25

來源:中國傳動網(wǎng)

導語:茫茫太空,浩瀚宇宙,神舟飛天,那些藏在飛船里的LED和傳感器讓我們見證了飛船的神奇!

10月17日早晨7時30分,神舟十一號搭載景海鵬、陳冬兩位宇航員在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射!作為我國第6次載人飛行任務,此次飛行將長達33天,成為中國持續(xù)時間最長的一次載人航天飛行。

為了更好地掌握空間交會對接技術,開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學、空間應用新技術、空間技術和航天醫(yī)學等領域的應用和試驗,神舟十一號承載著使命和中國人民的熱切期盼沖上云霄!茫茫太空,浩瀚宇宙,神舟飛天,那是我們的驕傲,我們?yōu)樗械阶院?!而那些藏在飛船里的LED傳感器則讓我們見證了飛船的神奇之處!

小小傳感器的大作用

中國電科制造的傳感器具有強大神經(jīng)元,可隨時監(jiān)測對接情況。中國電科傳感器專家智文虎說,傳感器是各類裝備最重要的基礎支撐之一,可監(jiān)測火控、伺服機構、發(fā)動機等系統(tǒng)的運行參數(shù)。傳感器一旦失效,就會導致系統(tǒng)無法正常工作,致使裝備失去應有的效能。

1、光學成像敏感器——完成高難度“太空之吻”

“為驗證未來航天技術,滿足未來空間站交會測量設備長壽命使用要求,對神舟十一號的交會測量設備進行了升級換代。”中國載人航天工程辦公室副主任武平說。

天宮二號和神舟十一號的交會對接,是搭建太空之家的重要一步,尤其是兩者從相距120米到最終完成對接的階段,難度最大、風險最高。為了讓它們能在以8倍于子彈的速度下毫厘不差地對接在一起,技術人員對光學成像敏感器實現(xiàn)了升級。

神舟十一號交會對接光學成像敏感器主任設計師龔德鑄說,太空中陽光照射強度是地球上的三到五倍,很容易“亮瞎”飛行器的“雙眼”,就像開車時被對面來車晃了大燈,需要一段時間才能恢復視力,因此以往交會對接要選擇光線合適的時機進行。

與天宮一號上運用的一代產(chǎn)品相比,升級版敏感器的太陽雜光抑制能力、識別目標敏感度均大幅提升,即使被晃了眼,視力恢復時間也能從原來的十秒縮短到幾百毫秒。由此,神舟十一號和天宮二號可以實現(xiàn)準全天候實時對接,可保障航天器突發(fā)維修補給或航天員應急救生。

2、高精傳感器技術保障宇航安全

以環(huán)控生保系統(tǒng)為例,座艙總壓傳感器用來測量及調節(jié)艙內大氣環(huán)境壓力

氧傳感器用來監(jiān)控艙內氧氣含量,溫濕度傳感器組件用來測量艙內溫度及相對濕度,離子感煙探測器、差定溫傳感器用來監(jiān)測預報艙內火災,液滿提醒裝置用于冷凝水貯箱液滿狀態(tài)的提示,還有減壓、泵壓、液溫等傳感器用于各類裝置的參數(shù)監(jiān)控。這些均為航天員的健康、安全、宜居提供了有利保障。

早期的太空飛船采用整艙加壓,通過監(jiān)測艙壓的變化來檢測艙門的密封性,這種方法準確、可靠,但耗時較長,對載人飛船的航天員來說影響較大,會浪費大量時間,因此需改進檢測手段,縮短檢測時間。目前,中國航天科技集團五院510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀,已成載人航天飛行器的標配,可對太空艙艙門和對接面進行快速、準確檢漏。

飛船太空艙門在關閉后,門體上的兩道密封圈與門框之間會形成一個小空間。檢漏儀創(chuàng)新性地利用了艙門的特有結構,在工作時,向小空間內充入一定量的檢測氣體,通過監(jiān)測小空間內壓力的變化,來判斷艙門的密封情況。若發(fā)生泄漏,艙門快速檢漏儀會立即發(fā)出報警指示。航天員對艙門進行處理,經(jīng)過再次檢漏合格后,才能順利入住艙內。

利用壓力變化比較快速和明顯的特點,艙門快速檢漏儀能夠做到在八分鐘內快速給出測試結果。檢漏儀內部采用高精度壓力傳感器,檢測并輸出被檢小腔的壓力信號,利用電控單元中的高準確度脈沖頻率采集技術,能夠將氣體壓力采集精度控制在十幾帕,保證了快速檢漏結果的準確性。

LED照明點亮“飛天之路”

2008年9月,中國神七飛船上用于航天員出艙行走以及太空圖像拍攝的照明系統(tǒng),是世界上第一次使用LED光源做為載人航天器的照明系統(tǒng),也是中國大陸首個用于太空艙外的照明系統(tǒng);

2012年6月,中國神九與天宮對接,此次交會對接采用大功率LED作為聚光照明光源,這在國內外尚屬首次;

2013年8月,美國宇航局對波音公司的CST-100航天器進行了飛行狀態(tài)評估測試,LED設備入駐波音航天器太空艙。CST-100航天器的一個特征是機艙內部發(fā)出的紫色光芒。這是波音公司的“天空內飾”,使用LED照明來為宇航員創(chuàng)造更平靜的環(huán)境;

2013年10月,美國宇航局決定為國際空間站的宇航員們提供太空種植的可食用蔬菜,首批將栽培6株萵苣,由粉紅LED燈提供光合作用所需光線;

而此次神舟十一號載人航天照明設備均使用510所研制的LED光源。

與照明在其他應用領域的要求不同,首先,外太空環(huán)境十分復雜,溫差變化大,各種太空輻射、靜電很多,照明燈必須承受這些惡劣環(huán)境。其次,航天照明系統(tǒng)必須堅固耐用,安全性高,壽命長,不能在中途發(fā)生故障。第三,航天照明系統(tǒng)需要做到高效率、低功耗,減少飛船能源消耗。第四,隨著我國航天工程水平的不斷提高,如宇航員出艙活動、飛船空間??亢徒粫拥群教烊蝿諏臻g光源和照明系統(tǒng)提出了更高的需求。外太空的各種特殊條件和對照明的苛刻要求決定了LED是最適合用于航天照明的光源。

“在太空,如果直接采用生活中常用的白熾燈、節(jié)能燈,估計在飛船上還沒用幾天就熄火了。飛船上究竟采用了什么光源?神舟十一號飛船艙內照明設備(近距離泛光照明)和交會對接照明設備(遠距離投光照明)使用LED光源,也就是固態(tài)照明光源。”承擔這一設備研制任務的航天科技集團五院510所產(chǎn)品主管設計師楊軍說。

他指出,載人飛船有了艙內照明設備和交會對接照明設備后,當飛船進入地球陰影區(qū)時,航天員在艙內仍然可以正確判讀儀表,手動操作各種開關,再也不會誤打誤撞了,飛船與空間實驗室交會對接也多了一份成功的保障。

承擔如此重任的除了510所外,值得一提的還有上海技術物理研究所,自2008年起至今,該所研制了出艙照明燈、艙內照明燈和交會對接照明燈三類共計數(shù)十臺航天照明產(chǎn)品,已將其成功應用于我國神舟七號飛船航天員出艙活動、神舟飛船與天宮一號飛行器交會對接、飛船和飛行器艙內照明等相關任務。為載人航天空間站工程相關照明產(chǎn)品的研制和應用奠定了技術基礎,對推動我國高端LED照明產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

LED和傳感器的應用領域不斷拓展,從陸地到太空,從手機到宇宙飛船,在促進制造業(yè)產(chǎn)品智能轉型升級的同時,也為工業(yè)及人們生活提供了更多安全保障。這樣的“秘密武器”,未來的市場應用前景無可限量!

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(本文由中國傳動網(wǎng)整理發(fā)布,部分資料來源于羊城晚報、新華網(wǎng)、中國之光網(wǎng))

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