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“天神”牵手背后的月老浮出水面

科普小知识2021-12-29 07:20:57
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“天神”牵手背后的月老浮出水面

10月19日3: 31,神舟11号载人飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接。视觉中国

另一个见证爱情的卫星在太空受到欢迎。10月23日上午7点31分,随着天宫二号卫星的成功发射,这个只有打印机大小的小家伙将为天宫二号和神舟十一号的结合拍摄更多浪漫的婚纱照。

就在四天前,独自飞行了一个多月的天宫二号在太空遇到了她的丈夫神舟11号。在宇航员景海鹏和陈东的见证下,他们举行了一场特殊的太空婚礼。他们在距离地球母亲393公里的地方手拉着手,互相亲吻,创造了一个美好的故事。

然而,在广阔的太空中,这两个新来者都重达8吨,比飞行子弹快8倍。对他们来说,准确地找到对方、见面、牵手、对接并完成这个震撼世界的吻并不容易。一位技艺高超的月球老人在其中做出了巨大贡献。在婚礼上,“电力部门的老人”浮出水面,引起了人们的极大关注。

寻找

拥有“金色的火眼”

即使在黑暗中也能找到它。

在黑暗的太空中,如果神舟11号想要赶上天宫2号,它必须随时掌握“甜心”的实时踪迹,然后主动“遭遇”并慢慢靠近,直到它完美对接,给她一个浪漫的惊喜。

“电子科学系的老人”早就考虑到了这一点,并在他们身上安装了激光雷达“智慧眼”。有了它,就像拥有“金火之眼”的太阳一样,即使在黑暗中也不怕找到“怪物”。

中国电子激光雷达项目副总工程师吴登喜表示,激光雷达作为交会对接控制测量的关键传感器之一,将完成神舟11号和天宫2号目标距离、角度和变化率的实时高精度测量,为导航控制系统完成控制任务提供支持。

原理并不复杂。在这次交会对接任务中,天宫二号装备了由中国电力科学部研制的激光雷达合作目标,而神舟11号装备了激光雷达主机和信息处理器。探测的基本过程是安装在神舟11号飞船上的激光雷达系统发射激光束,激光束照射天宫2号并返回信号。激光雷达系统然后计算和分析接收到的返回信号。

“天宫二号”搭载的激光雷达合作目标搭载了特殊的玻璃棱镜,可以从多个方向大范围反射激光雷达光信号,并与激光雷达配合完成距离、角度等飞行参数的测量,从而保证航天器的精确对接。”吴登喜说。

虽然激光雷达的“智慧眼”不是第一次登上神舟飞船,但吴登喜表示,与神舟10号相比,神舟11号绝不是神舟10号激光雷达任务的简单重复。“神舟11号将面临新的对接飞行器、新的对接环境和新的空间测试和验证任务,以测试和验证空间站的正式应用。”

根据计划,未来中国空间站可能会有多个方向的接口,这将要求航天器从一个接口到另一个接口对接。因此,天宫二号和神舟十一号交会任务也增加了航天器绕飞试验。航天器飞行时,需要避开太阳能电池板、分舱段和各种天线等突出物,以确保安全可靠的对接,并避免碰撞和刮擦等可能发生的事故。

这时,激光雷达“智慧眼”将再次发挥作用。吴登喜表示,在对接过程中,它可以始终“不眨眼”,不断监测周围复杂的环境,测量相对位置关系,在大视场内提供准确的测量数据,引导航天器进行控制,并确保与突出物体有足够的安全距离。

约会

好日子和好日子都不坏

准时“夹点”

在接吻的吉日,绝不能有丝毫差错。为了能准时“掐”到这对夫妇,“点科月老”特意打造了一套几乎没有毫秒差别的“计时设备”。只要这对夫妇能按时“校准手表”,他们就能按时完成他们的浪漫约会。

中国电气工程系副总工程师柴林表示,天宫二号与神舟十一号的对接“就像一场战争”。指挥官总是要求每个人“检查手表”,并在所有系统同步运行之前设定一个统一的时间。"否则,对接会失败,或者两个航天器会相撞."

届时,酒泉卫星发射中心、北京飞行控制中心、中继卫星控制中心、卫星控制中心的“电力部月老”部署的“时间序列设备”,以及各控制站和测量船将作为“手表”。

柴林表示,通过该设备,可以为整个空间系统中的各种用户设备提供标准时间信号和标准频率信号,从而达到分散在各地的用户设备在统一的时间基准下同步工作的效果,“3000误差不超过1秒”

此外,为了将神舟11号与天宫2号对接,还需要准确掌握发射时间和状态,这就需要T0控制台。T0控制台提供神舟11号发射倒计时,反馈运载火箭点火时间和起飞时间,并分配给通信、测控系统。

T0控制台采用“双通道”和双处理的新模式。柴林说,目前还没有建立双通道系统。万一失败,如果火箭发射失败会更好,但它仍然站在发射塔上。最可怕的是,火箭发射了,但相应的数据没有传回,这直接影响到下一个设备的启动和航天器的进一步控制。"

换句话说,如果你想拥有美好的一天和美好的一天,你不仅需要按时发出点火命令,还需要反馈信息,如点火是否成功、起飞是否成功、起飞发生的时间等。提供信息的前提是时间应该一致。

在一起

甜蜜的时刻

“神经元”和“蜘蛛网”控制

今天,神舟11号和天宫2号经过黑暗搜索,终于完成了他们长达一个世纪的接吻。这一次,在目击者景海鹏和陈东的陪同和见证下,“众神”做出了在太空度过一个月的美好承诺,创造了中国太空史上最长的友谊。

一个月后,他们将如何相处?电力局的“月老”提供的传感器,类似于人体内的“神经元”,可以随时监测他们一个月的关系进展。

中国电气科学部的传感器专家胡志文表示,传感器是各类设备最重要的基础支撑之一。它们被称为信息设备的神经元,可以监测火控、伺服机构、发动机和其他系统的运行参数。一旦传感器发生故障,系统将无法正常工作,设备将失去其应有的效率。

这一次,“电子科学与农历新年”为天宫二号和神舟十一号配备了数十个传感器,用于三大系统的遥测、伺服、热控、推进、环境控制、人寿保险和宇航服子系统,包括压力、温度、湿度、位移、过载、氧气、二氧化碳、离子烟雾、电导、呼吸、心电图和体温。其主要功能是环境监控、宇航员生理监测和遥测测量。

这些传感器在每个系统中都扮演着不可或缺的角色。以环境控制健康保护系统为例。座舱总压力传感器用于测量和调节座舱内的大气环境压力,氧传感器用于监测座舱内的氧含量,温湿度传感器组件用于测量座舱内的温度和相对湿度,离子感烟探测器和差分恒温传感器用于监测和预报座舱内的火灾, 满液提醒装置用于提示冷凝水储槽的满液状态,减压、泵压、液体温度等传感器用于监控各种装置的参数。

只是这些还不够。“电子科学部门的老年人”也创建了一个沟通和监控的“蜘蛛网”,可以在天堂和地球之间相互连接。有了它,“证人”可以随时传达“信息”。

中国电力部测控系统总工程师陈建民表示,由海、陆、空组成的“蜘蛛网”可以实现跟踪、测量、遥控、遥测、安全控制、语音和数据传输等功能,并将接收到的测量和遥测信息传输到航天飞行控制中心。根据航天飞行控制中心的指令,它与飞机通信,并建立飞机和地面之间的唯一路径。

通信系统包括卫星通信系统、天地超短波通信系统、数据传输系统、载人航天电视直播系统等。这些设备负责各种TT&C数据的平滑传输、指挥调度、天地通信的语音和视频等。陈建民说,在这次任务中,他们建立了覆盖所有台站的地面通信网络,为所有阶段提供TT&C和通信保障。

其中,天地通信监控中心是整个通信系统的枢纽。它首先可以收听和监测航天器经过的各地面站接收到的图像和声音,并首先掌握航天器和各地面站的设备状态。陈建民说,“我们在电视上看到的宇航员照片以及指挥官和宇航员交流的声音都是从这里发出的。”