航天员出舱行走成了人们关注的热门话题。航天员出舱以后如何保持与舱内和地面的联系?“太空行走过程中如何了解航天员的生理状态?……谈到这些问题,中国航天科技集团公司烟台513所所长李向阳充满自信。
据介绍,513所在神舟七号飞船中承担了热控、数管、环控生保、测控、结构机构、乘员等分系统 91台(套)设备的研制工作。同时,还参与了出舱航天员航天服的研制工作。
航天员出舱通信,是 513所近几年来承担的最为艰巨的攻关任务,项目研制的目标是实现地面测控人员实时监测出舱活动舱外航天服状态、出舱航天员生理数据、并实现出舱航天员与舱内航天员及地面指挥人员之间的实时通话。其核心技术为我国航天领域首次应用,不论是对 513所的科研人员还是对中国的航天领域,都是一个新的课题。
与地面的手机通信有很大不同,它不仅要确保舱外航天员能够随时保持与舱内航天员以及地面的通话联系,还要传输航天员安全信息。因此,对设备的可靠性、安全性要求更高,对体积、功耗要求苛刻。
为了攻克技术难关,513科研团队在国内 10多所科研院所、大学开展了广泛调研,查阅了大量资料,终于攻克了 CDMA 多址、低速率话音压缩、解压、信道编译码、软件无线电等多项关键技术难关,并克服了由于通信距离短而导致的短波信号发射、衰变失真等问题。经过反复试验、验证,终于,这支刻苦攻关的团队于 2004年3月研制出了第一代出舱通信样机,实现了话音和数据通信功能。
为了确保万无一失,513所又在神七发射前夕派出了4 名技术人员对设备进行了调试。据在酒泉卫星基地参加调试的吕加琳介绍,现在各项设备运行正常。
航天服是航天员出舱活动另一项必备条件。出舱航天服设备的研制,是神舟七号任务中的又一个新课题,这在我国是第一次。
在航天服专项任务中, 513所承担了 70%的电子设备的研制任务,涉及环境控制,电动控制,数据采集、存储和传输等方面,需要对航天员出舱活动时的生理数据和航天服的内环境相关数据进行采集、存储和传输,对各支路电开关进行控制。这些设备的共同特点,就是小型化、轻量化、功耗低、可靠性高,以减少航天员出舱活动时的负荷并保证航天员的安全。
产品的小型化是设备生产的一项重要工作。小型化就意味着一台设备需要具备多项功能,而功能多了,对设备的可靠性就会造成影响。 虽然 513所有在卫星中类似设备的研制经验,但要满足以上各个条件,则不是把原有设备简单地按比例缩小的问题。有些设备需要航天员操作,要考虑人机功效学的问题,还要便于操作,并且考虑设备对航天服和航天员的影响。
在航天服专项产品中,由于要尽量节省空间,一些设备的形状和外形就必须与相邻的设备很好地衔接。这些异形的设备加大了电装环节的加工难度。为确保设备的安全与可靠,航天服总体在每一研制阶段,都会根据各设备联试情况对设计方案进行改进和完善,而513所研制的这些设备也要随之进行调整和修正。按照总体要求,科研人员从系统的角度思考问题,一次次的将产品修改。
通过一次次设计方案的完善和修订,一次次的质量分析和归零,攻关小组终于拿出了满意的产品。 (仵德建 韩希江 董卿)