天宫二号陕西元素 私人定制航天员APP

　　15日，一个让国人振奋的日子，我国第一个空间实验室天宫二号在长征二号F运载火箭的托举下踏上太空之旅，而这其中众多的陕西元素也将与之遨游苍穹。而在这之后科技研发创新的故事数不胜数，今天我们就来看看天宫二号上的那些陕西元素的科技创新。

　　A 选涡轮泵要鸡蛋里挑骨头

　　作为长征二号F运载火箭一、二级及助推级发动机的研究设计单位，位于西安的航天科技集团六院科研人员为运载火箭打造的最强“心脏”，为天宫二号的飞天搭建完美天梯。在此次载人航天工程任务中，六院承担着长征二号F运载火箭、空间实验室、飞船上各种主推力及姿、轨控发动机、热控分系统及生命保障系统泵阀等的研制任务。尤其是担负着交会对接任务的“天宫二号”490N双组变轨发动机和“神舟十一号”推进舱系列姿轨控发动机，是保证空间实验室与载人飞船能否对接成功的关键环节之一。六院在发动机所具有的工作环境恶劣、隐藏单点失效环节的预设中，加严了对发动机在各个阶段的检查，每一个零件、部件、组件、整机都必须达到零缺陷和百分之百可靠的要求。

　　处于发动机核心地位的涡轮泵是在高速、高压、高温介质以及大振动的极端环境下工作，涡轮泵便成为发动机中最易破坏、故障率最高的组件。从某种意义上说，涡轮泵的可靠性决定了发动机的工作可靠性。稳妥可靠、万无一失，是发动机涡轮泵研制的唯一选择。“载人航天用发动机涡轮泵，都是我们用从鸡蛋里挑骨头的苛刻态度选出来的。”六院11所科研人员的这句话是研制过程中最真实的写照。在涡轮泵生产试验过程中，从130多台次合格的产品中优中选优，力求完美、可靠，优选后产品的“淘汰率”竟达到了84％。

　　B “私人定制”航天员专属APP

　　APP大家都不陌生，航天员专属的APP到底是什么样？记者为您探知。这个智能太空APP是航天科技集团五院西安分院（504）为天宫二号空间实验室专属打造的，这样航天员对天宫二号的所有情况就能全面掌握。

　　为天宫二号研制的仪表控制器应用软件，不仅汇集了天宫二号13个分系统的所有数据，而且能够显示与天宫二号和航天员相关的52幅页面图，通过这一个APP，航天员就可以一目了然地掌握自己和天宫二号的所有情况。简单的说当天宫二号各个分系统开始工作的时候，所产生的数据会汇集到数管分系统，太空APP就开始对数据进行汇总，并转换为航天员可以直观识别和操作的内容，最终在仪表上显示出来。这样航天员通过太空APP就可以时刻直观地了解天宫二号各个系统的工作状态。除了显示看似乏味的数字信息以外，航天员所用的太空APP还可以显示天宫二号全姿态图、交会对接画面等与天宫二号相关的52组画面。由于这款太空APP采用了独特的图形显示技术，实现了图形、文字的智能化处理与显示，为航天员执行任务提供了清晰、直观、舒适的显示界面。

　　C 成第二个掌握空间补加技术的国家

　　天宫二号作为空间实验室，已是小型空间站的雏形。在轨运行需要消耗推进剂来维持轨道和姿态，通过推进剂的补加，航天器才能延长寿命。推进剂在轨补加是世界难题，航天科技集团六院的科研人员攻克了难关，让天宫二号也能像汽车一样实现“太空加油”。要实现在轨补加功能，核心单机便是压气机，航天器在轨运行，消耗了燃料后，会在密封罐里产生大量的气体，这些气体在推进剂补加时可是有大用处的。空间压气机就是要将密封罐里的气体抽出来注入到装有补加燃料的箱体内，借助压力差，实现燃料补加。为实现技术突破，六院801所的研制团队自主研发空间压气机。

　　在太空失重的环境下，完全通过程序控制实现推进剂的在轨补加，难度可想而知，补加过程是几十个串联步骤的复杂流程，稍有操作不当就可能全盘失败。难度大、国内外没有相关资料可供参考，所以只能通过仿真计算得到理论的补加参数，再根据系统原理图推演货运飞船和空间实验室交会对接后的工作模式，初步确定出可行的补加流程方案，再通过试验加以验证。最终，推进补加系统顺利完成了所有的测试工作，按时交付总体。天宫二号是我国第一个具备太空补加功能的载人航天实验室，并将首次进行推进剂太空补加技术试验。补加系统及关键单机压气机的成功研制，不仅突破了国外技术封锁，而且还填补了中国航天领域的空白，将使我国成为世界上第二个掌握空间补加核心技术的国家。

　　D 天线网络上天宫二号必须要“减肥”

　　天宫二号收发信号的大枢纽——天线网络，就是由航天科技集团五院西安分院（504）（以下简称“西安分院”）研制的，它的位置在天宫二号空间实验室中，大小20×20×9厘米。如果将天线网络比作快递中转站的话，那么转进和转出的快件，就像是天宫二号上一路路的信号。天宫二号上10余副天线的信号接收和发送都是通过天线网络来为其提供信号通路的。所以，天线网络更像是航天员收发信息的集散地。当天宫二号接收和发送信号的时候，信号通过天线网络时，其首先要对信号进行选择，并通过天线网络中的双工器对信号杂波进行过滤，然后转换为可接收或发送的信号。航天员在太空中接收的所有信息正是通过天线网络这个信息的集散地来接收和传输的。

　　对于天线网络研制团队来说，在接受研制任务之初，技术难度最大的地方在于如何缩小天线网络本身的体积。在天线网络的研制任务中占用空间最大的是介质双工器。按照常规的设计，每个通道需要三个腔体来实现信号的畅通，那么两路信号则需要六个通道来实现。西安分院的研制人员通过创造性的设计提出了用三个通道实现两路信号通路的方法，他们为两个通道设置了一个公共腔体，而这个公共腔体由三个膜组成，最终仅仅用三个腔体就实现了两路信号的通路。这一项设计就使天线网络的体积减少至原有体积的三分之一。

　　E 密封件超差范围只有头发丝的1/5

　　在外太空环境下，密封性能是飞行器的关键。密封件是航天飞船、空间站等舱体结构密封的关键部件，主要用于舱体之间的衔接，如旋窗和舱门，对隔离舱体与外层空间、支撑宇航员安全独立的生存环境具有十分重要的作用。如果把“神舟”飞船比作一只往返于天地之间的运输船，则“天宫”就是建在太空的一个“房子”，是航天员在太空工作和生活的“太空家园”。与以往飞船密封件相比，天宫二号作为中国第一个真正意义上的空间实验室，采用实验舱和资源舱两舱构型。航天员将开展人在太空中期驻留实验，必须保证舱内压力、温度、湿度、气体成分等航天员生存条件，它的系列密封件留轨运行时间将更长，产品规格更多，安全性、稳定性要求更高。

　　航天四院42所承担起了天宫二号舱体密封件的研制任务。针对“苛刻”的任务要求，42所在原有成熟技术的基础上集智攻关,克服了原材料选材、工艺成型等众多难关，研制出了具有自主知识产权的安全可靠、材料无毒无害无污染的密封产品，能经受住-70℃到200℃高低温交变、高真空、强紫外辐射、带电粒子辐照和原子氧侵蚀等各种复杂环境的长期考验，不产生降解、老化和龟裂，可安全使用30年，始终保持“严丝合缝”。天宫二号密封件形状各异、规格不一，大的密封圈直径有一米多，小的有十几毫米，42所研制人员专门为“天宫”量身打造了精度更高的模具和独特的成型工艺。经过试生产，密封件尺寸精度完全满足要求，超差范围不超过0.01毫米，相当于头发丝的1/5。为了确保产品质量可靠，所选用的每种材料都经过了近百次的试验验证，确保了其安全性能。生产的高性能密封样件，进行了多种空间综合环境试验，各项性能满足设计要求，达到国际同类产品水平。本报记者王嘉通讯员荣元昭

编辑：白玫