為祖國載人航天史寫下濃重一筆
仰望蒼穹,回首往昔,哈工大人充滿驕傲與自豪。2003年10月15日9時整,我國自行研製的神舟五號載人飛船在中國酒泉衛星發射中心發射升空,開啟了中國首次載人航天飛行的壯麗征程。那一時刻,哈爾濱工業大學的領導和專家受邀到酒泉衛星發射中心親歷飛船升空。多年來,他們立足航天、服務航天,忘我工作、無私奉獻,為神舟號系列飛船研製過程中多項技術難題的攻破立下了汗馬功勞,為祖國載人航天史寫下了濃重一筆。
攻堅克難為“神舟”保駕護航
如果説“神舟”的每一次飛天都是一次充滿未知的艱險之旅,那麼,哈工大這些年為之進行的科研攻關,許多是“保駕護航”的重要之舉。
載人飛船返回艙返回地面經過大氣層時,會因摩擦而産生高溫,所以必須在返回艙的金屬壓殼外加一層防熱保護層。為此,金屬殼體的焊接變形就必須控制在相當高的精度範圍內。面對諸多技術難題,哈工大焊接老專家田錫唐教授嘔心瀝血、刻苦攻關,提出採用“逐點擠壓焊縫法”來控制變形,使問題迎刃而解。同時,哈工大向中國空間技術研究院推薦了焊接專家鐘國柱教授和從事“逐點擠壓矯形法”研究的郭海丁教授,他們共同設計並研製了多用途焊縫逐點擠壓矯形機。在攻關過程中,鐘國柱教授和郭海丁教授應用和發展了焊縫逐點擠壓和風動錘擊矯形法,在很短時間內就成功地把返回艙的尺寸、形狀和精度控制到完全符合設計和使用的要求,確保了我國“神舟號”飛船能夠順利地按計劃執行發射任務。
如果説“神舟”是一位遨遊宇宙的“巨人”,那麼研製容錯計算機就是為“巨人”安裝“大腦”。“神舟”數管容錯計算機是專用計算機,具有自檢測、自糾錯的能力,而哈工大楊孝宗教授帶領的課題組,以短短9個月的超短時間(按常規應兩年完成),與航天總設計部合作完成了“載人飛船數據管理分系統主控容錯計算機”的研製,促進了整個系統聯調的進程。從總體方案設計、具體軟體設計到最後組裝設計、焊接、調試,從三級通信到電子盤應用等,都是課題組自主研發的。
巧奪天工為航天員打造“護身符”
當我們為航天員乘載“神舟”遨遊太空而歡天喜地的時候,或許並不知曉這背後也有哈工大科技人員艱辛的科研探索與付出,他們為之打造了確保安全的“護身符”。
在“神舟號”飛船上,航天員乘坐的支撐椅通常不被大眾關注,但它卻起著支持航天員睡、臥等重要活動的作用。哈工大張凱峰教授等專家與北京衛星總裝廠合作,利用超塑性研究的先進技術,科學地解決了支撐椅的難題。張凱鋒教授進行超塑成形氣壓自動控制的軟硬體研製工作,開發了超塑成形氣動自動控制系統,實現了零件在超塑成形時所用氣壓的智慧控制。他自行研製的剛粘塑性殼有限元軟體還被用於返回艙大球底的吹制控制研究。同時,他還開發了超塑成形厚度分佈控制技術,解決了大球底等部件厚度不均勻的難題。
航天員出艙行走,要靠航天服保證其生命安全和運動自如。航天服要求高可靠性、高靈活性和盡可能輕的重量,同時還要能夠承受相當大的內、外壓力,因此在設計航天服時,對結構整體性和輕量化提出了苛刻的要求。航天服中各種結構件都要求儘量減少焊縫,避免焊接品質問題影響整體可靠性,還要在保證強度要求的基礎上儘量薄,以便減輕重量。苑世劍教授課題組採用多年潛心研究的內高壓成形技術來攻克這些複雜零件的製造難題,保證了內高壓成形件的壁厚要求和尺寸精度,不僅具有零件精度高、重復性好和可靠性高等優點,而且由於節省了後續的焊接工序,降低了零件的製造成本。我國在世界上首次採用內高壓成形整體零件,標誌著我國在航天服金屬結構製造技術方面處於世界領先地位。
航天員出艙用反光鏡體使出艙英雄具“慧眼”。反光鏡體與彈性腕帶配合,可以方便地套係在使用者的手腕部分,供航天員觀察面窗視野之外的物體,對航天員順利完成出艙活動有著重要的輔助作用。哈工大金屬基複合材料與工程研究所所長武高輝教授帶領攻關小組,與用戶緊密合作,逐次攻破了材料的設計製備和後處理、反光鏡體的加工、鏡面表面處理等關鍵技術難題,按照ISO9001品質認證體系標準完成了該項目的研製生産任務,獲得了用戶單位的高度評價。該類鏡體材料為世界首次採用,反光率及鏡體的尺寸穩定性超過了美、俄的同類産品,達到了世界先進水準。
腳踏實地為“神舟”插上飛天之翼
為了“神舟”飛天,哈工大人默默承擔起多項地面科研項目,他們把自己的飛天夢想融入和寄託于每一次腳踏實地的科技攻關之中。
“地面失重訓練用模擬失重訓練水槽”是航天員太空出艙活動和長期有人駐守的空間站航天員在地面進行模擬失重訓練用的重要和必要設備。“神舟七號”航天員在地面利用水槽中“水的浮力抵消重力”而進行模擬失重訓練後,能完全掌握在太空失重環境下進出空間站和飛船軌道艙以及在艙外活動、工作的技能。哈工大特種容器設計與製造研究所承建了“模擬失重訓練水槽”槽體項目,由馮吉才任總師、張凱峰任副總師、王若維任總指揮,項目突破了一系列技術難題,實現人工造就水中天。
在“神舟七號”載人飛船科研攻關中,哈工大承擔的一項重大科研項目是航天員艙外航天服的地面試驗系統,其中氣動技術中心包鋼教授帶領的課題組負責“水準艙環控系統改造”和“緊急復壓系統”兩項工作,這兩個系統都是航天員艙外行走必不可少的試驗項目。經過夜以繼日的科研攻關,“水準艙環控系統改造”和“緊急復壓系統”都順利通過了驗收。
神舟號飛船要想以相當高的精度完成飛行,並在預定地點返回,其控制系統必須經過充分的地面模擬。哈工大王常虹教授帶領的課題組承擔的“OUT型三軸倣真實驗閉式轉臺及其所構成的倣真系統”是地面模擬系統中不可或缺的組成部分,該系統在飛船進行地面試驗時,與倣真計算機、地球模擬器和太陽模擬器一起構成衛星(飛船)的閉路倣真和測試系統。如果説飛船是一列火車,那麼該系統就是火車的“鐵軌”,保證飛船在軌道上精確運行。哈工大人以敢於迎接挑戰、敢於拼搏奉獻的精神,提前一個半月完成了項目,獲得高度評價。(記者 韓雪)
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