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春潮:航天513所:创新筑梦

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春潮:航天513所:创新筑梦
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春江潮水连海平,海上明月共潮生。惊涛拍海岸,春潮起风帆。青春向天笑,壮志写诗篇。保持与名利的距离,矢志与航天事业结缘。伫足海天一线,以航天人的名义,创造前所未有的突出贡献。

烟台,古时“烽火台”。明朝洪武初年,为防备倭寇犯境,当地民在临海北山设立狼烟墩台,发现敌情后昼则升烟、夜则举火作为报警信号,简称“烟台”。岁月更迭,沧桑巨变。烟台已经发展成为山东半岛东北部、环渤海经济圈重要城市和全国文明城市。山东航天电子技术研究所,就座落在这里。

山东航天电子技术研究所,是我国载人航天工程的重要研制单位之一,先后参与我国从神舟一号到神舟十一号、天宫一号、天宫二号等航天工程型号的研制任务,为确保航天员生命安全和载人航天飞行圆满成功发挥重要作用,荣获“中国载人航天工程突出贡献集体”。研制设备涉及环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等系统。在神舟七号任务中公司承担航天员出舱通信子系统和舱外航天服中70%电子设备研制工作。在天宫一号任务中,公司承担了医监医保、仪表照明、空间实验等相关设备研制任务。天宫二号飞行器研制方面,承担空间实验室热控、数管、仪表照明、空间技术试验、环控生保、医监医保、测控通信等系统60余台套产品研制任务。在载人航天任务中,承担的研制任务由最初的测控领域,到飞船环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等多个领域,并逐步拓展到舱外通信、航天服电子设备、医监医保、仪表照明、空间实验等领域。

飞船发射前的远程体检

――发射场测试无线转发系统

飞船发射前需要与火箭对接组装,然后,进行综合体检才能发射升空。此前,航天器与发射火箭都是在总装厂房组装后进行水平测试,在发射架竖起来后再次测试,如有问题就要再放倒拖回厂房维修。

从神舟一号飞船发射起,我国开始采用国际上先进的“三垂一远”模式,即实现航天器与火箭垂直组装、垂直测试、垂直转运和远程测试。在此过程中,火箭保持一个姿态不动,只要通过测试,运转过程不会有任何改变。而远距离测试发射控制模式则最大限度保持了火箭和飞船的状态不变,极大地提高了测试发射可靠性和安全性。“三垂一远”测试发射模式为世界领先水平。研究所研制的“飞船发射场测试无线转发系统”为实现“三垂一远”提供技术保证。系统中所采用的增益自调节、信道自分配、天线自跟踪等技术,都达到国内一流水平。

随着我国载人航天工程的逐步深入,系统中增加了海事卫星、中继卫星、GPS/GLONASS卫星、北斗导航卫星等作为飞船定位通信的辅助措施,神舟系列完成了国内在轨航天器首次使用这些卫星系统,为后续航天器定位通信提供了更多选择。远距离测试无线转发系统安装于北京航天城和酒泉卫星发射基地。先后参加了我国载人工程历次神舟飞船和天宫一号目标飞行器发射并圆满完成了任务。

太空行走的保障――航天员出舱通信子系统

在神舟七号载人航天飞行任务中,研究所承担航天员出舱通信子系统和航天服专项70%电子设备技术攻关研制任务。其中,航天员出舱通信子系统是在航天员进行出舱活动试验时用于出舱活动航天员与辅助出舱航天员、舱内航天员与地面人员间进行语音通话和数据通信的设备。航天员出舱活动通信系统由通信天线、通信处理器及舱外航天服遥测通信机组成,实现舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面人员之间语音通信及舱内外航天员遥测参数下传。该系统首次采用空间CDMA移动通信技术,实现空间近场复杂环境下的可靠无线语音数据通信。

在载人航天工程第二步任务中,研究所技术领域已经拓展到医监医保和空间试验领域,涉及领域广、工作接口多、技术难度大,挑战更加严峻。包括用于航天员监测飞船运行情况、显示交会对接信息、接受地面邮件的仪表控制器;在交会对接中使用的主动标志“天宫一号”目标标志器;用于空间医学实验的失重生理效应装置Ⅰ和失重生理效应装置Ⅱ(细胞培养装置)、无创心功能测量仪,以及被称为“太空冰箱”的医用冷储箱等。

失重生理效应试验控制――航天医学空间实验设备

人一旦进入失重环境,身体发生各种变化,会产生诸多的不适应,这些变化被称为失重生理效应。在神舟九号任务中,航天员在空中进行了多项失重生理效应,用以研究人体在太空中会发生的变化,以便研究克服太空生活对人体带来的不良影响。其中包括513所研制的用于研究脑血流、脑点、眼动的失重生理效应实验装置Ⅰ和进行细胞培养的失重生理效应实验装置Ⅱ,以及试验控制单元等设备。

在太空环境中,航天员的血液会重新分配,下肢血量减小,头部血量增多,航天员的收缩压将升高,平均动脉压升高,静脉压也上升,舒张压则下降。这些失重效应会使得航天员的流体静压梯度消失,找不着方向感,所以在失重环境中,大多数航天员通常会发生前庭植物神经反应,引起航天运动病和空间定向障碍,出现恶心、呕吐、面色苍白、晕眩等现象,从而影响航天员的工作能力。为了研究航天飞行对人体的前庭眼动、心血管及脑高级功能影响,同步检测动脉脉搏波、静脉脉搏、脑电和眼动,在天宫一号,我国首次研究了一种微重力环境下进行的系统(人体)生理学研究实验航天医学空间实验设备,这就是失重生理效应实验装置Ⅰ。

失重生理效应实验装置Ⅱ是我国研制的第一个正式上天的全自动细胞培养装置。设备由失重生理效应实验装置Ⅱ本体和细胞培养子模块两部分组成,失重生理效应实验装置Ⅱ本体随天宫一号发射升空,细胞培养子模块跟随神九发射,由宇航员携带进入天宫一号并安装在失重生理效应实验装置Ⅱ本体中开展医学细胞培养实验。失重生理效应实验装置Ⅱ用于进行失重生理效应防护的细胞机制研究,主要功能是在空间飞行时提供维持细胞正常生长的环境,实现细胞的培养和固定,采集部分细胞生长图像及生长环境参数;目的在于探索讨论失重条件下,细胞因子对细胞的调节作用,将解决细胞培养回路中多种试剂时序加注难题,聚焦微重力对细胞形态、结构、细胞骨架、基因表达和相关功能及其分子机制影响,为针对关键的细胞信号分子开发相关的靶标药物及制定防护措施奠定基础。 航天员的健身器

――骨丢失对抗仪

在失重环境中,作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨压力骤减,同时,肌肉运动减少,对骨骼刺激相减弱,骨骼血液供应也相应减少,导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外,这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失,是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题

研究所专门为航天员设计的“健身器”骨丢失对抗仪,也叫“对抗骨质疏松的仪器”,是保证在太空飞行中的航天员身体健康的仪器之一。骨丢失对抗仪通过敲打人体小腿部位相应穴位,刺激骨骼、改善血液循环,对抗骨质疏松,保障骨骼健康。

目前,研究所已利用这项科研成果研制开发出一套民用级保健治疗仪器,适用于不同人群。经过试验,该仪器可促进骨骼合成,有效抑制骨质疏松发生,治疗并抑制各种原因引起的骨质疏松症状,同时加速血液循环,促进新陈代谢,对消除疲劳有良好辅助作用。航天员的保健员――无创心功能测量仪

科学家通过对航天员的心血管功能测试采用连续、动态和无创记录动、静脉波信号的方法,采集左右心功能、体肺循环血液动力学和心血管调节变化数据,开展心血管系统功能的综合研究。

513所研制的无创心功能监测仪,主要通过无创检测航天员的每搏血压、每搏量和血氧饱和度等生理参数,定期监测航天员的身体状态,被称为航天员的健康保健员。

当航天员在太空工作生活的时候,地面的工作人员可以通过无创心功能检测仪在第一时刻了解航天员的身体状态,航天员可以通过仪器上的指示灯了解仪器的工作状态。因为每个航天员的生理参数有差别,在地面时,科研人员就根据每个航天员的生理参数对仪器内部的参数进行了标定,航天员操作对应按键选择检测对象数据录入,比如按键A代表景海鹏,按键B代表刘旺,按键c代表刘洋。每个航天员必须使用与他相对应的按键,以保证测量数据准确、可靠。

卫星工程“最强大脑”

――星载计算机

计算机是一个系统的大脑,卫星飞船也不例外。星载计算机产品作为研究所的“拳头产品”,已成功应用于我国载人航天、导航、遥感、通信等重点卫星工程上。

在天宫一号和天宫二号上,研究所计算机产品应用于热控、仪表照明、空间技术试验等分系统,作为“最强大脑”,有力保证了各分系统正常运行。其中,仪表控制器是我国第一款用于航天的PowerPc高性能计算机,是天宫二号目标飞行器仪表照明分系统的核心计算机;热控分系统控制单元、温度控制器等设备是飞船“太空空调”的重要组成部分,相当于热控分系统的神经中枢。

研究所研制的通用计算机是空间技术试验分系统的核心计算机,为后续空间站维修工作提供在轨验证和技术积累。

天地对话一线牵――无线话音系统

在天宫二号飞行器上,还搭载513所自主研制的无线话音设备。神舟十号航天员王亚平正是全程通过无线话音设备与地面课堂师生进行互动交流,全程40分钟授课时间,通话质量良好。该系统采用民用通信技术较为成熟的蓝牙通信技术,在点对点传播的基础上实现航天员间无线通话及航天员与地面通话,并可同时使用无线语音设备进行话音通信,解决了航天员在语音通信中无法在空间实验室内任意活动,以及在飞船停靠期间航天员在轨道舱无法与地面通话等问题,提高了航天员在轨工作方便性。

在祖国载人航天事业发展进程中,研究所广大科研人员不忘初心,继续前进,大力弘扬载人航天精神,以强烈政治责任感和历史使命感,以对祖国的无比忠诚和对航天科技的无比热爱,以“严肃、谨慎、细致、踏实”的工作作风,以高标准的工作质量确保高标准的产品质量为我国载人航天事业不断发展,贡献着自己的力量,继续创造中国载人航天事业创新发展的辉煌。

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