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中國空間站首個實驗艙誕生！510所研制的艙外投光照明設(shè)備亮相

來源： 科技日報 ? 2022-07-25 13:46:34

7月24日，問天實驗艙在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，這是我國空間站建造階段三個艙段中的第二個艙段，也是中國空間站的首個實驗艙。

中國空間站“問天實驗艙”是當(dāng)今世界現(xiàn)役最大單體載人航天艙段，其發(fā)射質(zhì)量23噸，軸向總長17.9米，艙體最大直徑4.2米，較之“天和”重量和長度都創(chuàng)造了單體載人航天器的“歷史記錄”。問天艙分為工作艙、氣閘艙、資源艙三部分，不僅配置了與“天和”一樣的航天員在軌生活的居住區(qū)和生活區(qū)，充分滿足航天員的“吃穿住行”。

此次“問天”任務(wù)，中國航天科技集團(tuán)有限公司五院510所(以下簡稱510所)研制的艙外投光照明子系統(tǒng)、照明設(shè)備等一系列火爆“單品”，將乘坐“問天”到達(dá)宇宙深處，發(fā)揮探索浩瀚星空的重要作用。

當(dāng)前，神舟十四號乘組的3名航天員正在中國空間站執(zhí)行任務(wù)，“問天”的到來也意味著中國空間站首次在有航天員的狀態(tài)下迎接航天器的來訪，這又將是一個見證歷史的重要時刻。

后續(xù)航天員還將首次從問天實驗艙氣閘艙出艙，艙外活動的開展離不開“照明燈”，而510所研制的艙外投光照明子系統(tǒng)將會發(fā)揮重要作用。艙外投光照明子系統(tǒng)屬于復(fù)雜的艙外機(jī)、電、光一體化設(shè)備，由投光燈單元、云臺機(jī)構(gòu)、無源展開機(jī)構(gòu)及控制器組成，依靠多自由度云臺的方位角度、俯仰角度動態(tài)特性提供空間站艙外的動態(tài)照明、伴隨照明，用于支持航天員出艙活動和監(jiān)視攝像。該設(shè)備在“問天”發(fā)射時為機(jī)構(gòu)折疊壓緊狀態(tài),在軌之后將轉(zhuǎn)換為機(jī)構(gòu)展開到位并鎖定狀態(tài)。該設(shè)備云臺的轉(zhuǎn)動范圍大，能實現(xiàn)“太空實驗室”艙外不同照度需求下的亮度調(diào)整，并具備在軌維修功能。

為適應(yīng)艙外環(huán)境，如紫外輻照、總劑量輻照、原子氧輻照等，510所“艙外投光照明子系統(tǒng)”的研制團(tuán)隊分別從材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計等幾個方面開展攻關(guān)，在經(jīng)歷了一次次的失敗，一次次的重來之后，成功攻克了四大關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計出了能夠抵御空間輻照的燈體結(jié)構(gòu)以及光學(xué)照明系統(tǒng)，順利通過了特殊空間環(huán)境地面試驗，保證了在軌長時間高效率工作。其可在軌維修更換功能也是經(jīng)歷了多輪迭代優(yōu)化設(shè)計，才得以實現(xiàn)的。510所研發(fā)的“艙外投光照明子系統(tǒng)”在“太空實驗室”建成后將不僅為航天員長期在軌駐留及開展艙外維修、科研活動提供良好的照明，也為出艙活動任務(wù)提供了美輪美奐的光影效果，我們看到的每一張“太空大片”都是通過它的默默打光得以呈現(xiàn)的。

空間站是長期在軌駐留的載人飛行器，航天員在艙內(nèi)工作、生活及出艙活動都離不開照明設(shè)備。510所承擔(dān)了“問天實驗艙”大部分照明產(chǎn)品研制工作，配套照明類產(chǎn)品共計7種，36余臺/套。其中全新設(shè)計的照明產(chǎn)品主要包括情景照明產(chǎn)品、便攜照明產(chǎn)品和艙外泛光照明產(chǎn)品。

艙內(nèi)情景照明產(chǎn)品包括通道照明、生活照明、閱讀照明、維修用頭燈、照明控制器等5類20余臺產(chǎn)品。這是我國首次在空間飛行器上應(yīng)用情景模式可調(diào)照明技術(shù)，也是全球首次在大型載人航天器內(nèi)部全范圍應(yīng)用情景照明技術(shù)。由于航天員長期在軌生活，以前載人飛船單一的照明模式會造成航天員工作效率降低，生物鐘紊亂以及睡眠障礙等問題，情景照明產(chǎn)品通過對色溫、亮度、照明區(qū)域的可控調(diào)節(jié)，可解決上述問題。照明模式可精確到工作模式、就餐模式、娛樂模式、睡眠模式等;照明區(qū)域也可細(xì)分為工作區(qū)、生活區(qū)、閱讀區(qū)、維修區(qū)等;操作方式包括手持移動設(shè)備Wi-Fi無線控制、照明開關(guān)板有線控制等，這些設(shè)計都極大地提升了航天員在軌工作、生活的便利性和舒適性。

空間站便攜照明設(shè)備主要用于艙外精準(zhǔn)維修照明和艙內(nèi)母線掉電時航天員轉(zhuǎn)艙或逃逸的應(yīng)急照明，目前在國外空間領(lǐng)域并無同類產(chǎn)品。便攜照明設(shè)備滿足了在艙內(nèi)、艙外工況下連續(xù)工作6小時的苛刻需求，也是國內(nèi)首次將鋰電池應(yīng)用于艙外便攜式產(chǎn)品設(shè)計中。針對鋰電池短路可能導(dǎo)致的起火、爆炸問題，510所研制的“便攜照明設(shè)備”采取了多項技術(shù)，確保了鋰電池空間應(yīng)用的可靠性。

艙外泛光照明提供航天員出艙時行走路徑上的輔助泛光照明以及艙外攝像照明。是我國首次在軌應(yīng)用的艙外空間環(huán)境長壽命照明產(chǎn)品。它的研制攻克解決了空間電離總劑量輻照環(huán)境、紫外輻照環(huán)境、原子氧腐蝕環(huán)境長時間耐受的技術(shù)難題，讓航天員在地球的陰影區(qū)也能正常進(jìn)行艙外活動。除此之外，問天艙照明產(chǎn)品還有報警燈、專用照明燈、專用照明控制板等特殊場景燈具，它們共同構(gòu)建了一個明亮、舒適的中國空間站光環(huán)境。

在空間站“問天”發(fā)射任務(wù)中，510所繼續(xù)發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，集全所科研力量再次出擊，用科技創(chuàng)新精神引領(lǐng)科研工作，以腳踏實地團(tuán)結(jié)協(xié)作的品格，為我國航天事業(yè)的空間站建設(shè)貢獻(xiàn)了屬于510所的磅礴力量。

標(biāo)簽： 中國空間站 運(yùn)載火箭 載人航天工程 神舟十四號

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