11月30日,神舟十五號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙前向端口,形成由6個航天器組成的“三艙三船”最大構(gòu)型,實現(xiàn)6名航天員首次同時在軌。
在此次任務(wù)中,航天科技集團五院西安分院(以下簡稱西安分院)為神舟十五號研制的中繼終端、天線網(wǎng)絡(luò)和儀表控制器應(yīng)用軟件繼續(xù)“助陣”,為飛船的太空飛行“硬核”護航,讓“感覺良好”一直在線。
架太空“天路”,讓“感覺良好”持續(xù)在線
作為神舟十四號飛船的備份船,神舟十五號早在神舟十四號發(fā)射前就已經(jīng)完成準(zhǔn)備,進入應(yīng)急救援狀態(tài)。按計劃,神舟十四號和神舟十五號乘組將交叉駐留,進行首次在軌工作交接。在軌駐留期間,神舟十五號乘組計劃將實施數(shù)次出艙活動,并且開展科普教育以及在軌科學(xué)實(試)驗等工作。
神舟十四號航天員在空間站的工作生活場景、航天員太空出艙活動畫面,以及航天員從空間站上拍攝的震撼太空大片,都是通過中繼終端傳回地面的。神舟十四號載人飛船上所有的測控和通信信號也都是通過中繼終端來完成的。
此次,神舟十五號仍通過中繼終端搭建的太空“天路”,建立與地面之間的天地通信通道。中繼終端是地面對飛船進行測控和通信的重要通道,也是我國中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的用戶終端設(shè)備。那么,中繼終端具體是怎么工作的呢?
中繼終端隨著神舟十五號與火箭分離后幾分鐘便會開機工作。根據(jù)神舟十五號飛行程序的指令鏈要求,中繼終端中的設(shè)備會計算出中繼終端天線的指向數(shù)據(jù)。之后,中繼終端中的轉(zhuǎn)動設(shè)備將中繼天線指向天鏈中繼衛(wèi)星。這樣就完成對天鏈中繼衛(wèi)星的捕獲跟蹤,建立從神舟飛船到天鏈中繼衛(wèi)星再到地面的通信鏈路,實現(xiàn)了神舟十五號與地面通信的暢通,確保了地面的測試人員可以實時地掌握飛船的飛行狀態(tài)。
西安分院載人航天任務(wù)負責(zé)人余曉川介紹:“通過中繼終端與天鏈中繼衛(wèi)星建立的天基測控通信系統(tǒng),地面對神舟十五號飛船的測控覆蓋率接近100%。在目前的中國空間站中,研制團隊為6艙(船)均配備了中繼終端,讓‘感覺良好’持續(xù)在線”。
隨身“秘書”,讓“感覺良好”體驗更佳
隸屬于儀表與照明分系統(tǒng)的儀表控制器應(yīng)用軟件發(fā)揮著智慧隨身“秘書”的重要作用。神舟十五號上所有分系統(tǒng)的參數(shù)內(nèi)容都要通過數(shù)管分系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)到飛船儀表上來顯示,而要想將復(fù)雜的參數(shù)變成航天員可以掌握的直觀數(shù)值,儀表控制器應(yīng)用軟件發(fā)揮著重要作用。
也就是說,當(dāng)神舟十五號各個分系統(tǒng)開始運行的時候,所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會匯集到數(shù)管分系統(tǒng),然后智能管理員對數(shù)據(jù)進行匯總,并轉(zhuǎn)換為航天員可以直觀識別和操作的內(nèi)容,并在儀表上顯示出來。這樣,航天員通過飛船上的儀表就可以直觀地了解與飛船有關(guān)的所有參數(shù),時刻掌握飛船各個部分的運行狀態(tài)。
儀表控制器應(yīng)用軟件是與航天員直接實現(xiàn)交互的重要系統(tǒng)。在神舟十五號上共有50余幅頁面顯示飛船各部分的情況,并根據(jù)任務(wù)需要,顯示包括世界地圖、航天員身體情況等內(nèi)容。這些都是由作為智能管理員的儀表控制器應(yīng)用軟件來提供的。
據(jù)西安分院神舟十五號飛船儀表控制器應(yīng)用軟件設(shè)計師張赤萍介紹,“使用獨特的圖形顯示技術(shù),不僅能得到新穎的儀表控制器顯示效果,而且實現(xiàn)了空間智能化儀表中的圖形、文字的處理與顯示,為航天員執(zhí)行任務(wù)提供了清晰、直觀、舒適的顯示界面。研制團隊為中國空間站6艙(船)均配備了儀表控制器應(yīng)用軟件,讓‘感覺良好’體驗更佳?!?/p>
通達天地,讓“感覺良好”始終暢通
神舟十五號上的天線網(wǎng)絡(luò)雖然“身板小”,但卻是飛船天線信號的樞紐。神舟十五號上10余副天線的信號接收和發(fā)送都是通過天線網(wǎng)絡(luò)來為其提供信號通路的。
神舟十五號天線網(wǎng)絡(luò)由USB天線網(wǎng)絡(luò)、VHF天線網(wǎng)絡(luò)、GNSS天線網(wǎng)絡(luò)三部分組成。據(jù)西安分院神舟十五號飛船天線網(wǎng)絡(luò)研制負責(zé)人朋毅介紹:“當(dāng)飛船的通信信號要通過天線網(wǎng)絡(luò)的時候,其首先要對信號進行分路或合成,并通過雙工器對信號的雜波進行過濾,然后轉(zhuǎn)換為可接收或發(fā)送的信號。其中的GNSS天線網(wǎng)絡(luò)還在后續(xù)的航天員返回地面的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,讓‘感覺良好’始終暢通”。
神舟十五號載人飛船的發(fā)射成功是中國空間站建造階段的收尾,也將為即將到來的中國空間站運營階段打好基礎(chǔ),是一次承上啟下的重要任務(wù)。2022年,西安分院先后為我國天舟系列貨運飛船、神舟系列載人飛船以及問天實驗艙和夢天實驗艙研制了中繼終端、天線網(wǎng)絡(luò)、儀表控制器應(yīng)用軟件、儀表計算機軟件共10余套系統(tǒng)產(chǎn)品,助力我國空間站打贏建造階段收官戰(zhàn),讓“感覺良好”始終在線。