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赞!“天舟一号”发射成功 “烟台元素”闪耀太空


来源:齐鲁晚报

20日,天舟一号货运飞船在海南文昌卫星发射中心由长征七号运载火箭发射升空。宇宙的粒子辐射环境很复杂,而存在于天舟一号内的元器件还需考虑货运飞船内的环境,513所研制的舱内辐射环境测量载荷的任务就是诊断元器件在舱内受到粒子辐射的“健康状态”,为元器件在辐射状态下进行一次专业的“体检”。

资料图

原标题:赞!“天舟一号”发射成功,“烟台元素”闪耀太空

20日,天舟一号货运飞船在海南文昌卫星发射中心由长征七号运载火箭发射升空。记者从坐落于烟台市的中国航天科技集团公司第五研究院第513研究所获悉,在天舟一号货运飞船中,“烟台元素”不可或缺,该所的多款产品成功应用到了飞船中。

中继测控系统牵线天与地

古人用白绢做书信,用邮寄梅花的方式向远方友人表达思念之情。如今,科学家们用中继测控来牵线天与地。

在天舟一号货运飞船与天宫二号交会对接任务中,我们可以通过513所研制的宽波束中继测控系统搭建的天基测控通信系统,随时掌握天舟一号货运飞船和天宫二号的运行情况,并向飞船发送指令,保证任务执行。

这里的中继就是中继卫星,可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务,一般而言,中继卫星在地球同步静止轨道上运行,既能测控中低轨道用户航天器,又能联系地面,是沟通用户航天器与地面测控站的桥梁。天舟一号货运飞船入轨后,与地面的数据传输和测控服务都是通过中继卫星完成的。

那么,中继卫星如何与飞船取得联系呢?这就要依靠513所研制的宽波束中继测控系统,建立航天器-中继卫星-地面通信之间的通信测控数据通道。宽波束中继测控系统通过与中继卫星天链一号建立通信线路,进而在太空中天舟一号与地面之间建立实时联系。

从“实习生”升级到了“正式工”

事实上,过去由于通信通道相对狭窄,飞船在调整姿态进行对接、分离等“技术动作”时,与中继卫星极有可能出现信号中断现象。而宽波束中继测控系统最大的优势就是测控覆盖范围大,之所以叫“宽波束”,顾名思义,波束很宽,相比过去,能够实现更大范围的中继测控。

而该系统在接收天线的设计上,采用的是两组天线“背靠背”的形式架设在飞船舱外表面上,在飞船调整姿态时,一组天线会因旋转而中继卫星失联时,另一组“背上”的卫星会主动跟进,与中继卫星取得联系,这样就确保了无论天舟一号怎样动,都不会与中继卫星失去联系。

据了解,在去年神舟十一号飞船上就已经搭载了该系统,该系统也是神舟十一号飞船的四项重要技术创新点之一,首次在载人航天器上成功应用,最终圆满完成了各项测控任务。此次在天舟一号算是从“实习生”升级到了“正式工”,该系统也将是513所在载人航天飞行器领域的又一标准配置的产品。

复杂的粒子环境是元器件失效“元凶”

宇宙环境与地面环境不只是存在失重、温度等区别,还有一个重要的区别就是粒子辐射环境不同,这种辐射源于宇宙空间中含有大量的电子、质子以及其它带电粒子,这些带电粒子自身高速运动,具有很大的“杀伤力”。在宇宙环境中,很多地方每秒/每平方厘米就有超过一亿个这样的带电粒子。

但为什么在地球上感受不到?事实上,地球表面每时每刻都会接受到宇宙中大量的粒子辐射,但由于地球磁场和大气层的存在,可以阻止大部分粒子到达地面,这对地球表面能够有生命存在发挥着重要作用。

在人类早期探索宇宙的过程中,由于技术水平有限,很多时候无法判断航天器在宇宙空间中发生故障的原因是什么,慢慢地,科学家们逐渐认识到了很多故障都是由于空间复杂的粒子环境造成的。

如果将一个卫星比作一个人,那么构成卫星的元器件就是人体的细胞组织,是构成卫星的基本元素。而在宇宙的辐射环境下,这些元器件会收到大量的带电粒子辐射,这些辐射可能会对元器件内部造成损伤而发生故障或者失效。

事实上,元器件在空间环境中失效一直是航天事业发展最为头疼的问题之一,很多航天任务失败或是不能达到预期目的,都是因为关键的元器件失效而导致。因此,保证元器件能够健康稳定地在空间环境下工作对整个卫星稳定运行来讲至关重要。

既明辨辐射又自查安危,“辐射诊断医生”上天护航

空间飞行器在太空将遭遇恶劣的空间环境,尤其是辐射环境的考验,元器件能否经得住空间环境的考验,是其能否用于空间飞行器的重要依据。

天舟一号货运飞船与天宫二号进行交会对接后,将开展一系列航天技术试验。由513所山东航天空间载荷中心研制的舱内辐射环境测量载荷将进行粒子辐射环境探测及元器件辐射效应监测,对相关元器件在经受空间辐射考验后的“身体状况”进行“诊断”。

宇宙的粒子辐射环境很复杂,而存在于天舟一号内的元器件还需考虑货运飞船内的环境,513所研制的舱内辐射环境测量载荷的任务就是诊断元器件在舱内受到粒子辐射的“健康状态”,为元器件在辐射状态下进行一次专业的“体检”。

当粒子“打到”了一个元器件的身上,舱内辐射环境测量载荷就会记录着粒子的数量、力量,以及元器件自身性能指标、工作状态产生的一系列变化,并将数据传回到地面,地面的设计师会根据传回的数据改进元器件的设计,提升元器件适应空间辐射的能力。

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者张琪

[责任编辑:曲美娜]

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