“夢天”啟程太空 510所完美體現“中國智造”

　　記者獲悉，此次“夢天”啟程太空，510所再次聚力出發，配套的科學裝置除了音頻單元、照明裝置等一系列“太空家居”等，還搭載著三臺重要的科學裝置：空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置、X射線透射成像系統及高溫爐及批量樣品管理系統。這些產品凝結著510所科研人員的智慧與心血，乘坐“夢天”再次駛向太空深處，展示的是510所在空間科學技術領域的雄厚實力，彰顯的是510所勇攀科學高峰的責任擔當。

　　空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置：

　　最先進的探索空間高效電源新技術

　　據悉，空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置作為“夢天”實驗艙艙內的驗證項目之一，安裝在航天基礎試驗機柜內。作為獨立系統試驗模塊，是目前國內最先進的空間能源轉換裝置。

　　斯特林熱電轉換裝置可將放射性同位素熱能轉換為電能，屬于“動態”空間同位素電源系統中最先進的技術，相較于傳統的“靜態”同位素溫差轉換電源技術，具有高效率、高比功率等顯著特點。目前，國際上尚未開展斯特林熱電轉換技術的空間應用。

　　此次“夢天”空間科學試驗的目的是為了進一步驗證在空間環境下該項技術的適應性及可靠性，獲得該技術在軌飛行應用數據，進而結合在軌飛行試驗數據優化工程樣機，加快飛行樣機的研制，為我國空間先進電源技術的發展提供技術支持，為未來“深空探測”計劃提供技術儲備。

　　作為未來空間任務的高效“能源供應系統”，斯特林熱電轉換裝置的核心技術之一是維持其內部兩個活塞的高頻往復運動。該項目中，510所創新設計了“模塊化”的集成結構，可實現高溫高頻工況下雙自由活塞的精確控制，從而將熱能高效轉換為電能。在項目周期只有1年的情況下，510所科研人員在航天精神的指引下，深耕細作，篤行致遠，打破國外對該技術的封鎖，先后攻克了活塞高溫高頻運動間隙密封、雙機對置與控制、多目標參數耦合及保持等8項關鍵技術。整機在地面測試中其熱電轉換效率為24.4%，性能達到國際先進水平。

　　此次“夢天”實驗艙內的驗證試驗，標志著510所在國際上首次實現了斯特林熱電轉換裝置的空間應用，具有“里程碑”式的重大意義。未來510所將聚焦百瓦級空間斯特林熱電轉換裝置的研制及應用，爭取在該技術領域保持國際領先水平。

　　X射線透射成像系統：

　　“中國智造”跨越式的突破

　　此次“夢天”任務，510所科研人員成功研制了X射線透射成像系統（以下簡稱X射線系統），巧妙地利用X射線透射成像這一目前最先進的觀測方法，實現了在空間環境中對材料實驗過程進行“在線”實時觀察，可獲得空間材料樣品制備過程中的固/液界面形態、界面輸運效應等實時科學數據，對于認知材料物理與化學過程的本征規律，指導和推動地基材料制備工藝和戰略性新興產業發展，服務于高技術進步和國民經濟建設都具有重要意義。

　　X射線系統作為空間站材料實時觀察實驗主載荷，也是“世界第一”臺在載人航天器中使用X射線透射成像原理進行實驗的科學裝置。在載人航天器環境中，最核心的焦點是對航天員的保護，因此如何在資源與空間受限的情況下實現X射線的完全屏蔽，同時還能承受隨火箭上行時的力學環境的考驗，是擺在科研人員面前的首要難題，也是保證“夢天”艙安全性的重中之重。

　　510所科研人員集智群策，勇趟科研“深水區”，在大量的分析與試驗總結下，設計的綜合屏蔽結構，既保證了裝置在火箭上行時的力學可靠性，也確保了航天員的在軌安全。同時成功研制了空間成像結構，使裝置的最高分辨率可達3μm，最大視場達30mm×20mm，最大穿透厚度為6mm，滿足絕大多種類材料的實驗需求，也使X射線系統成功實現了從專用設備到通用設備的轉變。與此同時，科研人員還攻克了加熱區高溫情況下核心部件有效防護、在軌人機更換操作等多項關鍵技術，提高了核心功能部組件的可靠性，大大提升了設備的壽命。

　　X射線系統作為太空中唯一的X射線透射成像空間實驗設備，是具有歷史意義的科學裝置，為材料界提供了多種類型材料科學實驗的必要條件，目前已接受國內外多家研究機構的材料實驗申請。

　　X射線系統的研制凝結著510所科研團隊大量心血。項目團隊成員充分發揮“載人航天精神”，使中國空間科學實驗裝置從最初向國外同類裝置的模仿，到追趕，再到現在的引領，實現了跨越式的突破，是“中國智造”的完美體現。

　　高溫爐及批量樣品管理系統：

　　具象化的“八卦爐”

　　在“夢天”實驗艙內，510所研制的“天宮八卦爐”——高溫爐及批量樣品管理系統（以下簡稱高溫爐）將神秘、奇幻的中國神話轉化為現實。作為“夢天”高溫材料溶固實驗主載荷，高溫爐系統是具有“多溫場聯動、多功能制備、全自動壓控”等特點的全新綜合型空間材料試驗設備，其內部有諸多“黑科技”，精密傳動單元可為系統提供14種試驗工況配置，使我國空間材料設備首次具備溫場“區熔”功能，實現了“天上煉丹”技術的終極奧義；全新的材料制備方法，改變了我國同類設備工況少、功能單一的狀況，打破了國外技術壟斷；綜合熱控單元給設備建立了溫度梯度，實現了材料制備溫度的高穩定性，讓航天員們在親自操作時“手感溫度剛剛好”。

　　在510所科研團隊七年夜以繼日、辛勤汗水的澆灌下，高溫爐系統的性能與技術指標達到了國際領先水平，受到了多國空間高溫材料科研人員的追捧，為我國乃至世界空間高溫材料科學研究提供了平臺與保障，成為太空“明星”中最亮的那顆。

　　艙外云臺燈：

　　逐夢蒼穹必備的光影“魔術手”

　　510所在“夢天”任務中還承擔了以“艙外云臺燈”為代表的系列照明產品研制，助力“夢天”實驗艙逐夢蒼穹。艙外云臺燈發射時收攏在工作艙艙壁，入軌后第一個展開并鎖定。依靠其多自由度云臺的方位角度、俯仰角度動態特性提供空間站艙外的動態照明、伴隨照明，用于支持航天員出艙活動和監視攝像，以及“太空實驗室”艙外不同照度需求下的高度調整，同時能夠滿足中繼天線、太陽翼在陰照區展開、轉動時監視攝像的照度需求，并具備在軌維修功能。

　　作為中國空間站中名副其實的光影“魔術手”，510所研制的艙外云臺燈不僅為航天員長期在軌駐留及開展艙外維修、科研活動提供良好的照明，也將為航天員的出艙活動和拍攝“太空大片”提供美輪美奐的光影效果。

　　配套軟件產品：

　　全天候、全方位保障太空實驗

　　510所為“夢天”實驗艙研制配套的各分系統軟件產品作為太空實驗的可靠力量，為“夢天”執行太空任務提供全天候、全方位的保障護航。儀表照明分系統的音頻單元軟件和FPGA軟件能高效的實現報警、電話任務和會議功能，為實現航天員與地面的“天地通話“搭建了”太空信號線”；云臺控制器配套軟件負責完成艙外云臺燈伺服轉動控制及調光控制，為實現太空“光影魔術”提供技術支撐；斯特林熱電轉換控制器配套軟件作為它的“智慧大腦”完成加熱控制、發電控制、參數采集及故障檢測等功能，確保試驗裝置在軌運行期間的功率能穩定輸出。“夢天”艙中的“小門神”——快速檢漏儀其控制軟件主要實現閥門驅動、數據采集監測、漏率計算和總線通訊等功能。為“夢天”艙“交會對接”及航天員出艙過程中發揮重要作用。

　　蘭州日報社全媒體記者 華靜