+ 張 磊

模擬圖

在我國首次載人空間交會對接任務(wù)中，中國航天科技集團公司九院共有14家單位參與相關(guān)產(chǎn)品的研制配套任務(wù)，涉及慣性導(dǎo)航、計算機與微電子、遙測遙控、機電組件等多個專業(yè)領(lǐng)域，共提供數(shù)百個品種一千余臺（套）整機產(chǎn)品、上萬只集成電路和元器件，產(chǎn)品遍布載人航天工程八大系統(tǒng)中的七大系統(tǒng)，為任務(wù)圓滿成功作出了突出貢獻。

環(huán)控裝置——精心呵護航天員的生命之舟

在本次任務(wù)中，中國航天科技集團公司九院771所為神舟九號飛船研制了環(huán)境控制數(shù)據(jù)處理裝置、艙載醫(yī)監(jiān)設(shè)備主機等多種產(chǎn)品。

他們研制的環(huán)境控制和生命保障數(shù)據(jù)處理裝置，負責(zé)及時地對飛船內(nèi)的環(huán)境進行調(diào)節(jié)除濕，使飛船內(nèi)的濕度既使航天員感到舒服，同時又符合空間實驗對空氣濕度的要求。不僅如此，該裝置還負責(zé)實時采集并計算艙內(nèi)的氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體含量，通過壓力控制，保持適合人體生存的常壓狀態(tài)。

該裝置通過采集飛船內(nèi)各種傳感數(shù)據(jù)，獲取飛船內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)并進行處理，根據(jù)處理結(jié)果控制飛船內(nèi)部各種閥門、泵及風(fēng)機，為航天員提供舒適環(huán)境。此外，該裝置還通過飛船數(shù)管將有效數(shù)據(jù)發(fā)送至地面，為遙控遙測提供參考。

據(jù)從“神一”開始就一直負責(zé)環(huán)控數(shù)據(jù)處理裝置研制的771所研究員余國強介紹，環(huán)控數(shù)據(jù)處理裝置從飛船塔架待命到發(fā)射入軌再到返回著陸的整個任務(wù)周期內(nèi)，一直處于工作狀態(tài)，需要極高的可靠性。為滿足可靠性要求，該裝置采用雙機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，支持冗余熱備份工作模式，即在裝置工作過程中，一機正常工作，另一機處于備份狀態(tài)，當(dāng)工作單機出現(xiàn)故障時，備份單機可以隨時接管整個裝置的工作任務(wù)。

艙載醫(yī)監(jiān)設(shè)備——航天員的“貼身小護士”

由中國航天科技集團公司九院771所研制的艙載醫(yī)監(jiān)設(shè)備則擔(dān)負著航天員“貼身小護士”的角色，負責(zé)實時全程監(jiān)測航天員在飛行過程中的心電、心率、呼吸、體溫、血壓等數(shù)字生理信息數(shù)據(jù)。由于航天員在飛船中人體血壓、脈搏等弱信號的采集比較困難，與一般醫(yī)用監(jiān)測儀器相比，艙載醫(yī)監(jiān)設(shè)備在功能、體積、環(huán)境等方面大不相同。除了要確保高可靠和安全外，還要求具備檢測、存儲、傳輸和處理的功能，檢測到的信號通過多種通道傳輸?shù)街鳈C儀表和裝置，從而對航天員實施全面有效的醫(yī)學(xué)監(jiān)督。

實際上，航天員在飛船上生活，對空氣和生活用品的潔凈度要求很高。由中國航天科技集團公司九院上海航天公司研制生產(chǎn)的生物監(jiān)測組件正是用來檢測飛船內(nèi)的空氣和航天員生活用品潔凈度的，它主要包括氣體粒子檢測裝置和表面微生物檢測裝置。氣體粒子檢測裝置用來監(jiān)測氣體表面微粒，即艙體空氣的清潔度；表面微生物檢測裝置則用來監(jiān)測擺放食品等航天員用具臺面的清潔度。

逃逸控制——點燃“生”的希望

6月16日18時37分， “長二F”火箭噴射著熊熊火焰，將神舟九號飛船送入太空。發(fā)射的瞬間可謂千鈞一發(fā)，要判斷火箭狀態(tài)是否一切正常，是否需要啟動逃逸程序，就要用到中國航天科技集團公司九院航天火箭公司研制的遍布火箭全身的傳感器、變換器和中國航天科技集團公司九院771所研制的逃逸控制器。

航天火箭公司研制的各種類型傳感器、變換器被安裝在火箭內(nèi)部的各個關(guān)鍵部位。傳感器負責(zé)感知箭上物理量的變化，變換器負責(zé)把物理量轉(zhuǎn)換為電信號實現(xiàn)傳輸，供給火箭的控制系統(tǒng)和地面控制中心作為判斷依據(jù)。

而當(dāng)火箭出現(xiàn)嚴重故障，危及航天員安全時，逃逸救生判據(jù)用加速度傳感器會表現(xiàn)為加速度與設(shè)計值的偏離，傳感器將第一時間感應(yīng)到這一變化，并向九院771所研制的故障檢測處理器發(fā)出信號啟動逃逸程序。

在接到故障檢測處理器的報警信號后，九院771所研制的逃逸程序控制器執(zhí)行相應(yīng)的逃逸程序，適時發(fā)出一系列指令，并向逃逸發(fā)動機發(fā)出點火指令。

手控慣組——力保實現(xiàn)完美對接

在本次任務(wù)中，航天員要手動控制神舟九號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器進行對接。有人將這比喻為打靶瞄準，航天員根據(jù)屏幕上的十字刻度來對準目標(biāo)。當(dāng)航天員發(fā)現(xiàn)飛船偏離對準目標(biāo)時，就會通過操作控制手柄來及時調(diào)整飛船的位置。

此時就需要用到中國航天科技集團公司九院13所時代光電公司研制生產(chǎn)的手控光纖關(guān)組。它的主要作用就是穩(wěn)定飛船姿態(tài)，保證航天員可以將飛船穩(wěn)定在預(yù)定的位置上，從而保證其平穩(wěn)地沿著預(yù)定軌道進行交會對接。只要飛船稍微偏離航天員設(shè)定的預(yù)定目標(biāo)，光纖陀螺就可以檢測出偏差值，進而通過控制系統(tǒng)的反饋，將飛船重新穩(wěn)定在預(yù)定目標(biāo)上。

據(jù)九院13所時代光電公司總經(jīng)理王巍介紹：“手控光纖慣組的研制以自主創(chuàng)新為立足點，努力突破技術(shù)瓶頸和技術(shù)封鎖，通過一系列技術(shù)攻關(guān)和發(fā)明創(chuàng)新，取得了新型全固態(tài)慣性技術(shù)在我國載人航天工程上成功應(yīng)用的重大突破，實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)跨越五至十年、單項技術(shù)達到世界先進水平的跨越式發(fā)展?！?/p>

Y88電連接器——打通“神九”與“天宮”的經(jīng)脈

中國航天科技集團公司九院鄭州航天公司自主研制生產(chǎn)的導(dǎo)通“神九”和“天宮一號”之間電路的Y88電連接器是交會對接三步中粗對接、精對接和對接機構(gòu)中的電連接器對接的最后一步對接。

該型號電連接器不僅具有良好的電路浮動斷接功能，更具備適應(yīng)空間軌道高真空環(huán)境的熱真空釋氣性能和空間軌道溫度應(yīng)力環(huán)境的熱循環(huán)、熱真空、熱真空壽命，以及空間軌道輻射環(huán)境的帶電粒子輻射等一系列特殊環(huán)境，符合空間站長壽命使用要求。

負責(zé)電連接器研發(fā)的鄒翔介紹，因應(yīng)用場合十分特殊，在誤差范圍的控制上，必須實現(xiàn)在太空環(huán)境中插合和分離兩個相反功能的準確性。只有做到萬無一失的接觸可靠，插拔自如，才能確保動力信號、控制信號和通信信號準確傳輸?shù)轿?，從而使“神九”與“天宮一號”兩個航天器合二為一。

計算機——讓火箭精確入軌的“大腦”

負責(zé)指引神舟九號飛船準確地進入預(yù)定軌道進而再與“天宮一號”對接的是由中國航天科技集團公司九院771所研制生產(chǎn)的計算機。

為了最大程度地提高計算機的可靠性，讓航天員放心地乘坐火箭升空，中國航天科技集團公司九院771所對箭載計算機在以前的3冗余設(shè)計的基礎(chǔ)上進行了全新設(shè)計，從根本上提高了信息處理的可靠性。

中國航天科技集團公司九院693廠

重新設(shè)計的箭載計算機由以前的只有接口部分采用冗余設(shè)計改為全部的3冗余系統(tǒng)機構(gòu)，攻克了三機同步及信息交互技術(shù)、故障診斷隔離及系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)、惡劣環(huán)境下信號完整性技術(shù)等諸多的技術(shù)難題，一系列的全新設(shè)計讓箭載計算機系統(tǒng)的失效問題成為微小的極小概率事件。

慣性器件——飛行器的“明亮雙眸”

中國航天科技集團公司九院13所為“長二F”火箭研制的慣性器件和計算機系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)一起構(gòu)成火箭的控制系統(tǒng)，為運載火箭提供飛行姿態(tài)、方位、速度、位置等信息，是飛行器和穩(wěn)定系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

九院13所的設(shè)計師們用先進的冗余技術(shù)，較好地滿足了發(fā)射任務(wù)的可靠性要求。此次任務(wù)中設(shè)計人員為控制系統(tǒng)配備了兩套捷聯(lián)慣性測量組合，并通過技術(shù)手段使它們通力協(xié)作、互為補充，阻斷故障的可能性。

此外，為了萬無一失，設(shè)計人員在系統(tǒng)級冗余設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，對每套慣性測量組合中的儀表系統(tǒng)都進行了“備份”，也稱儀表級冗余設(shè)計。在遇到故障情況時，會有相應(yīng)的備份繼續(xù)工作保障系統(tǒng)正常運行，這就像是為產(chǎn)品上了一份雙保險，最大程度地保證了產(chǎn)品的萬無一失。

測控通信——架起天地間通訊的“橋梁”

在本次任務(wù)中，中國航天科技集團公司九院航天火箭公司承擔(dān)著七大系統(tǒng)中火箭、飛行器、發(fā)射場、測控通信等重要系統(tǒng)的大量電子產(chǎn)品的研制生產(chǎn)任務(wù)，交付首區(qū)、航區(qū)、落區(qū)以及國外測控站、遠望號測量船等幾十余套測控數(shù)傳設(shè)備。這些設(shè)備在火箭發(fā)射、飛船在軌運行等各階段發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)了對火箭發(fā)射的全過程跟蹤監(jiān)測，建立了目標(biāo)飛行器與地面指揮中心、各測控站的信息通道，一同構(gòu)成了地面與天空通訊的“橋梁”。

航天火箭公司提供的遍布全球的測控系統(tǒng)和地面站編織了一張巨大的測控通信網(wǎng)絡(luò)，準確地捕獲火箭和目標(biāo)飛行器的各類信息。如果沒有測控通信系統(tǒng)，火箭和飛行器將無從控制和跟蹤。

其實，在本次“神舟九號”飛天任務(wù)中，九院還有多家單位參與配套生產(chǎn)任務(wù)，他們無一不對任務(wù)的圓滿成功發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。