神舟十四号飞船上的“照明神器”
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2022年6月5日10时44分，载有3名航天员的神舟十四号载人飞船成功发射。作为中国空间站全面建造阶段的首艘载人飞船，神舟十四号拥有许多不为人知的“飞天神技”。 在照明部分，更有多家研究院所及企业的成果成功于应用神舟十四号载人飞船任务，为飞船的太空飞行保驾护航。
中国航天科技集团有限公司五院510所 承担了仪表照明分系统软件产、载人飞船舱内照明设备和交会对接照明设备研制任务 中国航天科技集团有限公司五院510所5日披露，在神舟十四号飞船中，该所承担了结构与机构、热控、测控、仪表与照明、环控生保等5个重要分系统中共计43台(套)产品。 ☆仪表照明分系统软件产品 仪表照明分系统的综合显示单元人机交互设备和发声单元的配套软件，通过内总线接收并显示飞船的重要事件信息，向航天员通报顺序飞行事件、紧急事件、进出站事件等显示信息和语音提示，并对特别重要的警示信息进行多重语音提示或突出显示，以确保航天员在轨期间能快速掌握返回舱内外信息。 仪表照明分系统的手控左面板单元、手控右面板单元、编码指令板、手控右舱壁等设备配套的软件产品向航天员提供必要的操作及控制飞船的相关显示界面，能够高可靠、高实时的刷新显示重要参数，实时响应航天员的在轨操作指令，并对异常状态进行有效提示。 仪表与照明分系统的软件产品具备极强的实时性和极高的可靠性，以保证各类故障能够被及时发现并得到妥善处理，对故障状态既不漏报、也不错报，以满足航天员在轨执行任务期间的各类使用场景，为航天员提供全方位保障，确保航天员顺利执行在轨操作，完成在轨任务。 ☆舱内外照明点亮神舟之路 神舟十四号载人飞船将会与空间站实施交会对接，航天员进入空间站生活和工作。由于空间站在轨飞行会周期性经过地球阴影区，经历很长时间的黑暗，因此在交会对接中照明问题就非常重要。510所承担了载人飞船舱内照明设备和交会对接照明设备研制任务，不仅为航天员提供了舱内工作、生活照明，也为载人飞船与空间站在阴影区的交会对接提供了摄像辅助照明。
为了满足空间复杂恶劣环境要求，神舟十四号飞船舱内照明设备(近距离泛光照明)和交会对接照明设备(远距离透光照明)采用了先进的固态照明光源。这种光源的优点是耐冲击、抗振动、功耗低、稳定性高，但受限于发光材料的性能，固态照明对高温环境和低温环境都比较敏感，为此，510所研制团队进行了长期大量的技术攻关，最终解决了温度问题。在空间环境适应性的难题上，为降低紫外辐照、总剂量辐照、原子氧等空间特殊环境对产品寿命及可靠性的影响，研制团队先后突破了空间二次光学系统设计、在轨抗特殊空间环境设计、敏感器件抗力学环境设计等技术难题。 中国科学院上海技术物理研究所 承担研制交会对接灯a/b、轨道舱照明灯和返回舱照明灯 本次任务中，上海技术物理研究所承担研制交会对接灯a/b、轨道舱照明灯和返回舱照明灯等4台光电产品。交会对接灯属于神舟飞船仪表与照明分系统配套单机，配置在载人运输飞船舱外，在交会对接过程中为GNC分系统的TV摄像机拍摄提供照明。轨道舱照明灯和返回舱照明灯为宇航员在舱内工作生活提供照明。 因为相比于传统照明产品，LED照明产品具有寿命长、体积小、效率高、抗震性能佳、响应速率快、驱动电压低等优点，是太空照明的理想方案。该研究所先后为“神舟七号”到“神舟十三号”，以及“天宫一号”“天宫二号”“天舟一号”等航天任务研制空间LED照明系统。其中，神舟七号载人飞船上用于航天员出舱行走及太空图像拍摄的照明系统，是世界上第一次使用LED光源作为载人航天器的照明系统，也是中国首个用于太空舱外的照明系统。 载人飞船进入地球阴影区时，航天员在舱内仍可以正确判读仪表数据、手动开关指令，为交会对接的成功增添一份保障。 航天科技集团五院西安分院 承担了仪表与照明分系统的仪表控制器应用软件 航天科技集团五院西安分院(以下简称：西安分院)为神舟十四号载人飞船研制的中继终端、天线网络和仪表控制器应用软件为飞船的太空飞行护航，让“感觉良好”持续在线。 据西安分院介绍，隶属于仪表与照明分系统的仪表控制器应用软件发挥了智慧随身“秘书”的作用。其将神舟十四号载人飞船上所有分系统所产生的数据转换为航天员可直观识别和操作的内容，在仪表上显示出来。 在神舟十四号载人飞船上共有50余幅页面显示飞船各部分的情况。并根据载人交会对接任务的需要，显示包括世界地图、航天员身体情况等相关内容，这些均由智慧随身“秘书”提供。仪表控制器应用软件采用独特的图形显示技术，通过文字、图形、动画的方式，显示出飞船轨迹、姿态、飞行状态以及各分系统信息。 西安分院神舟十四号载人飞船仪表控制器应用软件设计师张赤萍表示，使用这一独特的图形显示技术，不仅能得到新颖的仪表控制器显示效果，而且实现了空间智能化仪表中的图形、文字的处理与显示，为航天员执行任务提供了清晰、直观、舒适的显示界面。 北京微电子技术研究所 为仪表与照明等分系统提供宇航用集成电路 此次重大任务，北京微电子技术研究所(772所)为载人飞船的制导控制系统、数管系统、仪表与照明等6个分系统提供了高可靠CPU、FPGA套片、大容量SRAM、高速AD/DA等36款共计3000余只宇航用集成电路，成功保障飞船发射任务。 其中，该所微处理器BM3803是我国首款自主研制上星应用的抗辐照微处理器，是神舟十四号载人飞船星载计算机核心器件，飞船数管分系统中央控制单元还应用了该所宇航级高可靠FPGA。 此外，772所高速高精度AD/DA转换器作为模拟信号与数字信号相互转换的枢纽，在飞船姿态及位置信息的采集、反馈、跟踪调整及定位上也发挥着重要作用，其自主研制的高可靠大容量SRAM存储器则为飞船提供了数据高速高可靠存储国产化器件解决方案，确保飞船飞行正常。 秦皇岛星箭特种玻璃有限公司 提供了用于舱外两组照明系统的窗口照明玻璃 据了解，此次神舟十四号飞船上面用上了秦皇岛星箭特种玻璃有限公司生产的两种产品。一种是用于能源系统太阳电池阵上的近万片抗辐照玻璃盖片，另一种是用于舱外两组照明系统的80片窗口照明玻璃。
窗口照明玻璃由该公司历时一年时间研制成功。它采用石英玻璃材料制成，通过膜系结构的改变增强玻璃的性能，除具有抗辐照的性能外，还具有透过率强、耐高低温冲击、抗紫外线强的特点，玻璃的强度达到700兆帕以上。 “它可以承受正200摄氏度、负180摄氏度瞬间的温度交变，以及太空各种有害辐照的撞击，同时保证95%以上的可见光的高透过率，保护照明系统持续稳定地运行，进而为航天员出舱活动以及飞船的交会对接提供有力保障。”该公司总经理卢奕霖说。 除了神舟十四号飞船外，近千片窗口照明玻璃还将用于我国空间站的照明系统。这是继OSR基片、抗辐照玻璃盖片之后，该公司研制成功的第三款产品，实现了航天用玻璃温控系统、能源系统、照明系统的全覆盖。
来源：中国照明网综合报道 |
