揭秘新一代載人飛船試驗船太空試驗三大亮點_風聞

來源：科學網   中國新聞網   作者：郭超凱   時間：2020/6/4 

原文網址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/6/440955.shtm

https://www.chinanews.com/gn/2020/06-04/9203258.shtml

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    新一代載人飛船試驗船返回艙近日在北京舉辦開艙儀式，75個搭載實驗項目單位的988件（份）搭載實驗材料全部出艙移交。中國空間技術研究院供圖新一代載人飛船試驗船返回艙近日在北京舉辦開艙儀式，75個搭載實驗項目單位的988件(份)搭載實驗材料全部出艙移交。

在軌飛行2天19小時，新一代載人飛船試驗船完成了多項空間科學實驗和技術試驗。記者採訪中國航天科技集團所屬中國空間技術研究院專家，揭秘該院此次搭載技術試驗的三大亮點。

亮點一：太空3D打印

新一代載人飛船試驗船在遨遊太空期間，中國空間技術研究院529廠研製的複合材料空間3D打印系統順利完成了全球首次連續碳纖維增強複合材料的太空3D打印。

5月6日晚，空間增材製造系統按照預定計劃開始空間打印試驗，系統通過飛船載荷管理單元加電、開機、打印，過程中所有遙測參數正常，飛船艙內圖像顯示兩個樣件打印成功，清晰可辨別。

529廠複合材料空間3D打印系統總體副主任工藝師陳怡介紹稱，本次複合材料空間3D打印試驗實現了三大技術突破：一是首次實現連續碳纖維增強複合材料的太空3D打印；二是系統工作全流程實現了無人照料、全程監控、自主控制；三是微重力環境對複合材料3D打印成型過程驗證較為全面。

據介紹，碳纖維一直是航空航天領域應用廣泛的輕質高強材料，本次太空3D打印的兩個樣件均實現了碳纖維的長絲連續，在打印路徑、工藝控制、熱管理等方面要求較高，結構的性能得到了顯著提升，對未來複合材料空間3D打印的應用奠定了重要的技術基礎。

新一代載人飛船試驗船在軌運行期間，成功開展了中國首次航天器在軌泄漏、碰撞定位試驗。圖為碰撞泄漏檢測系統主機。中國空間技術研究院供圖亮點二：航天器在軌泄漏碰撞定位試驗

新一代載人飛船試驗船在軌運行期間，成功開展了中國首次航天器在軌泄漏、碰撞定位試驗。5月6日0時0分，航天器在軌泄漏碰撞系統開機試驗，開機時長47小時。開艙後，中國空間技術研究院總裝與環境工程部的科研人員對15次在軌試驗積累的2TB數據進行了分析，結果表明數據完整，泄漏、碰撞事件捕獲清晰，定位誤差小於±2cm，試驗取得圓滿成功。

據介紹，宇宙中存在很多高速運動的微小碎片，一旦與航天器發生碰撞，可能會擊穿航天器威脅航天員生命安全。總環部航天器在軌泄漏碰撞檢測系統技術負責人綦磊介紹，該系統可實時監測航天器在軌泄漏碰撞等結構健康狀態，“就像人的皮膚在受到碰撞或損傷後，神經系統會感知並彙報這一信息一樣，泄漏碰撞檢測系統就像航天器的神經系統，可實時感知航天器結構上的微小變化，並將結果及時反饋，為航天員的生命安全和航天器的穩定運行保駕護航。”

新一代載人飛船試驗船碰撞泄漏檢測系統由1台主機及8顆高靈敏度聲發射傳感器組成，可實時監測載人飛船艙壁內的微弱聲信號，實現有用信號提取、數據存儲等功能。碎片碰撞及艙體氣體泄漏會產生聲波，系統根據聲波到達各傳感器的時間差，計算碰撞或泄漏位置；根據聲波能量大小判斷碰撞及泄漏程度。

綦磊表示，未來，航天器泄漏碰撞檢測“家族”將能為航天器提供實時的“健康體檢”，助力航天員及時處理突發狀況，保證生命安全。

亮點三：時間觸發以太網飛行試驗

在新一代載人飛船試驗船返回艙開艙儀式上，中國空間技術研究院502所研製的時間觸發以太網星載原型系統成功從返回艙內取出。

502所先進計算與電子信息技術實驗室主任劉波表示：“新飛船搭載的時間觸發以太網裝置，實際上是想做未來的智能航天器的一個實驗”。在航天器內部，該網絡的作用類似於人體的血管和神經網絡，通過該網絡將身體中各個關鍵“器官”(星載計算機)和“神經元”(傳感器)進行互聯。

開艙後，研製人員將對時間觸發以太網星載原型系統的飛行產品進行回收並在試驗室進行地面測試，對發射前數據、在軌數據和返回以後的數據和產品狀態進行比對，為後續應用和改進提供方向性評估；取得的成果將用於指導時間觸發原型網絡二期系統的研製。

劉波告訴記者，本次的試驗系統使用了基於中國自主知識產權的時間觸發以太網交換機和網絡端節點，為中國掌握大型複雜航天器實時控制網絡和空間信息傳輸核心技術奠定了基礎。

按照技術發展趨勢，未來如果把時間觸發網系統節點做成上網、交換、路由芯片，給每個衞星設備裝上，那麼衞星內設備就可以實現網絡互聯，就像家庭內的智能家居設備一樣，多顆衞星之間也可通過星間鏈路實現互聯。待航天器內部或者航天器之間實現智慧連接的時候，人類將迎來太空中的信息時代、智能時代。