为保障载人飞行任务顺利执行，神十八多个分系统有了升级
新京报2024-04-25 22:10
2024年4月25日20时59分，神舟十八号载人飞船在长征二号F运载火箭的托举下，搭乘着叶光富、李聪、李广苏三名航天员，从酒泉卫星发射中心点火升空。神舟十八号载人飞船是中国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的第三艘载人飞船，此次任务也是2024年首发载人飞行任务、我国第13次载人航天飞行任务。
神舟飞船由轨道舱、返回舱和推进舱构成，共有14个分系统，是我国可靠性、安全性要求最严格的航天器。记者从中国航天科技集团获悉，此次神舟十八号载人飞船多个系统有了优化升级，给神舟十八号载人飞行任务执行提供了保障。
电源系统升级，神十八的电池容量更大了
在神舟飞船上，电源至关重要。整船在轨飞行提供电能的主电源、关键阶段可确保航天员安全的应急电源、为返回舱提供电能的返回着陆电源、为轨道舱和返回舱提供火工控制能源的火工品电源等，这些堪称飞船的“心脏”。
相较于神舟十六号和神舟十七号载人飞船，神舟十八号的电池容量更大、系统可靠性更高，将更好地支持载人飞行任务。在神舟十八号载人飞船上，主电源储能电池由镉镍电池更改为锂离子电池，电池扩容达30%。
神舟飞船采用的长寿命大容量锂离子蓄电池，已成功在空间站、货运飞船等航天器上应用，安全性可靠性得到了广泛的验证。据中国航天科技集团八院811所神舟飞船主任设计师钟丹华介绍，锂离子蓄电池比能量更高、循环寿命更长、高倍率充电更佳，且为整船减重了50公斤左右，进一步满足了空间站应用与发展阶段神舟飞船的任务需求。
值得一提的是，神舟十八号不仅仅迭代升级了主电源的蓄电池及其充电控制方式，更是将返回电源、应急电源、火工品电源使用的锌银电池进行了再次延寿。“锌银电池的使用寿命增加20%，可以支撑神舟飞船在轨更长时间的停靠任务。通过电源产品能力的逐步提升，不断拓宽任务的使用边界，更好地助力整个空间站工程任务。”钟丹华说。
电源全新升级也给推进舱总装带来不小的影响。神舟飞船的推进舱内除了安装有40台大大小小的发动机外，还安装了电源分系统和其他用于天地通信、姿轨控制、温度控制、环境控制等多个关键系统的重要设备。为了适应各分系统的变化，相关研制团队将推进舱仪器盘上的设备重新布局，让电源设备在推进舱内工作可靠、稳定运行。
经多发载人飞船的飞行验证，太阳电池翼在轨可实现8秒左右的快速稳定展开并锁定，证明了太阳电池翼的“超长待机”能力，有效验证了“应急待命”状态下的产品寿命与环境适应性。
返回舱画质升级，航天员面部细节将更丰富
中国空间站已经进入常态化运营模式，目前空间站及货运飞船中的相机已升级到1080P高清视频，但载人飞船由于整体方案沿用，且受测控体制及信道制约，仍维持原有的标清视频。
为了提升返回舱图像质量，2023年，中国航天科技集团有限公司八院804所图像团队在不影响任务进度的前提下，按照任务书技术指标要求，尝试通过更迭软件来实现画质升级。实际上，这对编码单元的软件算法而言，是个巨大挑战。
记者从该院804所获悉，由于相机原有资源均为针对较小分辨率图像的处理传输而设计，面对因画面升级而倍增的原始数据，传输信道、处理能力、调度策略均出现瓶颈，为顺利完成升级，804 所图像团队围绕着需求、安全性、可靠性、资源余量等问题，不断优化算法、反复迭代论证，最终使得图像清晰度显著提升，人物面部细节也更加丰富。
据介绍，经过近半年的软硬件测试，更改后设备功能、性能满足研制任务书的要求，并成功搭载在神舟十八号返回舱内。
此外，神舟十八号进入太空后，作为“交会对接联络员”的空空通信机也将开始进入工作状态。空空通信机包括追踪端空空通信机和目标端空空通信机，目标端空空通信机位于空间站核心舱节点舱舱内，担负着交会对接段以及撤离段核心舱与神舟飞船的状态、定位及控制等数据传输任务。正是因为它的存在，搭载了追踪端空空通信机的神舟十八号飞船可以顺利找到核心舱，完成“太空之吻”。
记者了解到，804所研制的两代空空通信机经历了三代人的共同努力，相比于第一代产品，搭载在神舟十八号上的第二代空空通信机重量减轻了37%，在通用化、轻型化、低功耗、高性能方面表现优异。
中继终端升级，让“感觉良好”持续在线
在过去半年的太空生活中，神舟十七号飞船乘组按计划完成了多项科学实验与技术试验以及多次航天员乘组出舱活动和应用载荷出舱任务，飞船上的测控和通信信号是通过中继终端与中继卫星配合来完成。
在神舟十八号载人飞船任务中，飞船继续通过中继终端以及为中继卫星研制的有效载荷搭建“太空天路”，实现了飞船与地面通信的畅通无阻，确保了地面测试人员实时掌握飞船的飞行状态。
据了解，此次飞船上采用了具备三大优势的升级版中继终端，这些产品均按目前最新技术要求进行了优化升级，以更好更优的功能，为中国空间站稳定高效的运行贡献力量。据中国航天科技集团五院西安分院载人航天工程任务负责人介绍，在目前的中国空间站任务中，我国空间站六舱（船）均配备了中继终端，它们与中继卫星紧密配合、高效协作，让“感觉良好”持续在线。
在本次任务中，隶属于仪表与照明分系统的仪表控制器应用软件依然发挥着智慧随身“秘书”的重要作用。神舟十八号载人飞船上所有分系统的参数内容都要通过数管分系统转发到飞船仪表上来显示，而要想将复杂的参数变成航天员可以掌握的直观数值，仪表控制器应用软件功不可没。
当飞船各分系统开始运行时，产生的数据会汇集到数管分系统，由航天员的随身智能“秘书”对数据进行汇总，转换为航天员可以直观识别和操作的内容，并在仪表上显示出来。这样，航天员通过飞船上的仪表就可以直观地了解与飞船有关的所有参数，时刻掌握飞船各个部分的运行状态。仪表控制器应用软件作为航天员的随身智能“秘书”，是与航天员直接实现交互的重要系统。
据中国航天科技集团五院西安分院神舟十八号载人飞船仪表控制器应用软件设计师介绍，“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。”
新京报记者 张建林
编辑 刘茜贤 校对 张彦君
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