這些科學(xué)裝置踏上“夢(mèng)天之旅”
10月31日,空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在中國文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。此次夢(mèng)天啟程太空,搭載著三臺(tái)由中國航天科技集團(tuán)有限公司五院510所(以下簡稱510所)研發(fā)的重要科學(xué)裝置:空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置、X射線透射成像系統(tǒng)和高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)。這些凝結(jié)著科研人員智慧與心血的產(chǎn)品,駛向了太空深處。
探索空間高效電源新技術(shù)
【資料圖】
空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置作為夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙艙內(nèi)的驗(yàn)證項(xiàng)目之一,安裝在航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜內(nèi)。作為獨(dú)立系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)K,是目前國內(nèi)最先進(jìn)的空間能源轉(zhuǎn)換裝置。
負(fù)責(zé)該裝置的高級(jí)工程師張安介紹,斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置可將放射性同位素?zé)崮苻D(zhuǎn)換為電能,屬于“動(dòng)態(tài)”空間同位素電源系統(tǒng)中最先進(jìn)的技術(shù),相較于傳統(tǒng)的“靜態(tài)”同位素溫差轉(zhuǎn)換電源技術(shù),具有高效率、高比功率等顯著特點(diǎn)。目前,國際上尚未開展斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的空間應(yīng)用。
張安說,此次空間科學(xué)試驗(yàn)的目的是進(jìn)一步驗(yàn)證在空間環(huán)境下該項(xiàng)技術(shù)的適應(yīng)性及可靠性,獲得該技術(shù)在軌飛行應(yīng)用數(shù)據(jù),進(jìn)而結(jié)合在軌飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化工程樣機(jī),加快飛行樣機(jī)的研制,為我國空間先進(jìn)電源技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支持,為未來“深空探測(cè)”計(jì)劃提供技術(shù)儲(chǔ)備。
“在線”實(shí)時(shí)觀察材料實(shí)驗(yàn)過程
此次任務(wù),510所科研人員成功研制了X射線透射成像系統(tǒng)(以下簡稱X射線系統(tǒng)),巧妙地利用X射線透射成像這一目前最先進(jìn)的觀測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)了在空間環(huán)境中對(duì)材料實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行“在線”實(shí)時(shí)觀察,可獲得空間材料樣品制備過程中的固/液界面形態(tài)、界面輸運(yùn)效應(yīng)等實(shí)時(shí)科學(xué)數(shù)據(jù),對(duì)于認(rèn)知材料物理與化學(xué)過程的本征規(guī)律,指導(dǎo)和推動(dòng)地基材料制備工藝和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
負(fù)責(zé)該裝置的高級(jí)工程師孫晉川介紹,X射線系統(tǒng)作為空間站材料實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)主載荷,也是“世界第一”臺(tái)在載人航天器中使用X射線透射成像原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的科學(xué)裝置。他說:“在載人航天器環(huán)境中,最核心的焦點(diǎn)是對(duì)航天員的保護(hù),因此如何在資源與空間受限的情況下實(shí)現(xiàn)X射線的完全屏蔽,同時(shí)還能承受隨火箭上行時(shí)的力學(xué)環(huán)境的考驗(yàn),是擺在科研人員面前的首要難題,也是保證夢(mèng)天艙安全性的重中之重?!?/p>
科研人員集智群策,勇趟科研“深水區(qū)”,在大量的分析與試驗(yàn)總結(jié)下,設(shè)計(jì)的綜合屏蔽結(jié)構(gòu),既保證了裝置在火箭上行時(shí)的力學(xué)可靠性,也確保了航天員的在軌安全。同時(shí)成功研制了空間成像結(jié)構(gòu),使裝置的最高分辨率可達(dá)3μm,最大視場(chǎng)達(dá)30mm×20mm,最大穿透厚度為6mm,滿足絕大多種(類)材料的實(shí)驗(yàn)需求,也使X射線系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了從專用設(shè)備到通用設(shè)備的轉(zhuǎn)變。
“神話八卦爐”功能多樣
在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi),510所研制的“天宮八卦爐”——高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)(以下簡稱高溫爐)將神秘、奇幻的中國神話轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。作為實(shí)驗(yàn)艙高溫材料溶固實(shí)驗(yàn)主載荷,高溫爐系統(tǒng)是具有“多溫場(chǎng)聯(lián)動(dòng)、多功能制備、全自動(dòng)壓控”等特點(diǎn)的全新綜合型空間材料試驗(yàn)設(shè)備,其內(nèi)部有諸多“黑科技”,精密傳動(dòng)單元可為系統(tǒng)提供14種試驗(yàn)工況配置,使我國空間材料設(shè)備首次具備溫場(chǎng)“區(qū)熔”功能;全新的材料制備方法,改變了我國同類設(shè)備工況少、功能單一的狀況,打破了國外技術(shù)壟斷;綜合熱控單元給設(shè)備建立了溫度梯度,實(shí)現(xiàn)了材料制備溫度的高穩(wěn)定性,讓航天員們?cè)谟H自操作時(shí)“手感溫度剛剛好”。
(責(zé)編:王震、陳鍵)關(guān)注公眾號(hào):人民網(wǎng)財(cái)經(jīng)關(guān)鍵詞:
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