北京時(shí)間2023年2月10日00時(shí)16分，經(jīng)過約7小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十五號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù)。

▲ 航天員出艙（圖源：中國(guó)載人航天官微）

我國(guó)空間站工程航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域是空間站應(yīng)用任務(wù)的一個(gè)重要領(lǐng)域，該領(lǐng)域面向航天技術(shù)前沿，通過實(shí)施各類技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目，將航天各領(lǐng)域和各類航天器需開展的先進(jìn)技術(shù)試驗(yàn)轉(zhuǎn)化為豐碩的技術(shù)成果，牽引、推動(dòng)航天技術(shù)創(chuàng)新。

作為該領(lǐng)域的抓總研制單位，航天科技集團(tuán)五院（以下簡(jiǎn)稱五院）為空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙配置了航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜，它的“超強(qiáng)本領(lǐng)”將有力推動(dòng)我國(guó)航天新技術(shù)試驗(yàn)取得新成果。據(jù)研制人員介紹，航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜在軌三個(gè)多月以來，已成功開展在軌功能測(cè)試和部分載荷在軌試驗(yàn)，目前產(chǎn)品狀態(tài)良好。首批搭載的五個(gè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已開啟太空之旅，其中多個(gè)項(xiàng)目為國(guó)際首次在軌亮相，將開展空間新型熱管理、空間先進(jìn)能源轉(zhuǎn)換、環(huán)控與生保等新技術(shù)試驗(yàn)。

▲ 航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜（圖源：中國(guó)載人航天官微）

航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜具備結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)、熱管理、配電控制、信息管理四大基本功能，為各類載荷在軌試驗(yàn)提供機(jī)、電、熱、信息等標(biāo)準(zhǔn)化接口，支持各類試驗(yàn)項(xiàng)目的在軌滾動(dòng)實(shí)施，為航天新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供了強(qiáng)大的驗(yàn)證平臺(tái)。

下面，就讓我們來看看它有哪些“超強(qiáng)”功能吧！

第一大功能

可私人定制的練兵場(chǎng)

航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)為平臺(tái)設(shè)備提供了緊湊的布局空間，為用戶提供多達(dá)13個(gè)種類的“私人定制”空間。

先進(jìn)的在軌升級(jí)設(shè)計(jì)。航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜設(shè)計(jì)壽命15年，配套有近百臺(tái)設(shè)備。考慮到空間站運(yùn)營(yíng)期間機(jī)柜平臺(tái)能力的升級(jí)換代，機(jī)柜結(jié)構(gòu)需滿足設(shè)備在軌更換的條件，便于航天員高效快速完成相關(guān)操作。機(jī)柜在設(shè)計(jì)上支持在軌進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，可以為航天員在軌維護(hù)維修提供最佳的操作體位；?；瘔K布局設(shè)計(jì)上則可以按功能進(jìn)行分區(qū)升級(jí)優(yōu)化。

“私人定制”模塊化空間。試驗(yàn)載荷不同，對(duì)在軌試驗(yàn)空間的要求必然多樣化。兼顧用戶需求和模塊化設(shè)計(jì)是解決多樣化需求和載荷接口標(biāo)準(zhǔn)化的最佳方式。結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)能夠提供13個(gè)種類的試驗(yàn)空間，可以根據(jù)用戶需求，以最小的I型載荷單元為基礎(chǔ)，適應(yīng)多型規(guī)格的載荷單元以不同形式組合安裝，在軌實(shí)現(xiàn)載荷單元的自由匹配，最大化滿足試驗(yàn)需求。通俗的講，不同類型的“抽屜”能夠像“俄羅斯方塊”一樣，填滿整個(gè)機(jī)柜。

▲ I型載荷單元示意模型（圖源：中國(guó)載人航天官微）

試驗(yàn)載荷的“生命臍帶”。不同類型的試驗(yàn)項(xiàng)目在軌試驗(yàn)周期差別很大。15年的壽命期間，試驗(yàn)載荷需頻繁進(jìn)行在軌更替。如何為試驗(yàn)載荷提供充足的“營(yíng)養(yǎng)”，同時(shí)便于航天員操作呢？為解決這一問題，研制人員通過3D打印輕型化結(jié)構(gòu)與螺旋結(jié)構(gòu)巧妙結(jié)合，“螺旋電纜”應(yīng)運(yùn)而生。它不僅可以為試驗(yàn)載荷提供充足的配電和信息支持，還可以隨載荷單元將人機(jī)操作界面伸出柜體，便于航天員可視可達(dá)的高效操作，可謂試驗(yàn)載荷的“生命臍帶”。

第二大功能

掌控冷暖的環(huán)境管家

機(jī)柜作為一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)，為各個(gè)試驗(yàn)載荷提供了標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)、電、熱、信息等保障條件。載荷試驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生熱量，這就需要熱控子系統(tǒng)對(duì)載荷環(huán)境溫度進(jìn)行管理。熱控子系統(tǒng)通過多種手段為各個(gè)載荷提供了全方位服務(wù)，這位“環(huán)境管家”將發(fā)揮它的實(shí)力，為航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜的在軌穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

如果將航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜比喻成一棟大樓，那么這棟大樓最多可容納13位“房客”——試驗(yàn)載荷，熱控系統(tǒng)就是這棟樓的“環(huán)境管家”。它是如何為每位“房客”服務(wù)的呢？別看航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜熱控系統(tǒng)的體量不大，配置可不低，包括通風(fēng)子系統(tǒng)、液冷子系統(tǒng)和抽真空子系統(tǒng)三部分，總散熱能力不小于1500W。

熱控系統(tǒng)為每個(gè)房間都配置了“中央空調(diào)”，那就是通風(fēng)子系統(tǒng)。通風(fēng)子系統(tǒng)和中央空調(diào)類似，每個(gè)載荷都在側(cè)面開了一些較小的通風(fēng)孔，背部開了一個(gè)較大的回風(fēng)口，整個(gè)過程由載荷風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，冷風(fēng)從小孔進(jìn)入載荷單元內(nèi)部，再由回風(fēng)口將熱量帶出，進(jìn)入風(fēng)道匯總，最后通過氣液換熱器將熱量傳遞給冷卻液路帶走。每位“房客”的體質(zhì)不同，如何將空調(diào)設(shè)置到適合的溫度呢？原來每個(gè)回風(fēng)口上都安裝了風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，具有5擋開度，可以根據(jù)“個(gè)人體質(zhì)”調(diào)大或關(guān)小，這樣既“因人而異”，又能合理分配有限的資源。

液冷子系統(tǒng)既可以將通風(fēng)子系統(tǒng)收集的熱量帶走，又可以為高熱耗載荷提供高效散熱。假如“房客”是“高熱耗載荷”，“吹空調(diào)”已經(jīng)不能滿足它的要求，液冷子系統(tǒng)就會(huì)準(zhǔn)備一張“水床”，即冷板，讓高熱耗設(shè)備“躺”在上面，通過流動(dòng)的液體將熱量帶走，舒舒服服地開展試驗(yàn)。液冷子系統(tǒng)還可以為0位、1位、2位“高熱耗載荷”服務(wù)，且實(shí)現(xiàn)載荷的在軌重構(gòu)和更換。

當(dāng)某位“房客”需要真空環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，就要用到抽真空子系統(tǒng)了。通過軟管和氣路快斷器與抽真空系統(tǒng)連接，打開閥門，載荷空間的氣體就被排散到外太空去了，簡(jiǎn)單又實(shí)用。

第三大功能

安全可靠的能源悍將

配電子系統(tǒng)為航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜本體和試驗(yàn)載荷提供充足的能源，其正常工作與否，直接關(guān)系機(jī)柜各試驗(yàn)裝置的任務(wù)成敗和航天員操作安全。為確保供電系統(tǒng)的絕對(duì)安全，在配電通路冗余設(shè)計(jì)的同時(shí)，配電子系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多條供電相關(guān)故障模式與對(duì)策，特別是針對(duì)整柜母線無法斷電的終極故障，設(shè)計(jì)了指令與手動(dòng)開關(guān)可同時(shí)斷電的工作模式，航天員可以通過手動(dòng)開關(guān)完成整柜的緊急斷電。另外，配電子系統(tǒng)通過配電通路指示燈等人性化、實(shí)用化設(shè)計(jì)，使航天員可直接觀察機(jī)柜的各路配電通路加斷電狀態(tài)。

針對(duì)多載荷的能量傳輸，配電子系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，使其不僅滿足了集成化和輕量化的設(shè)計(jì)要求，大幅減少了重量和體積，而且還極大地提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和靈活性。

眾所周知，電連接器和線纜是機(jī)柜傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜實(shí)現(xiàn)了低頻電纜、以太網(wǎng)電纜、總線電纜、螺旋電纜及光纜組件等多種類電纜的設(shè)計(jì)。針對(duì)復(fù)雜度高的電纜設(shè)計(jì)，配電子系統(tǒng)根據(jù)機(jī)柜本體結(jié)構(gòu)、設(shè)備布局、空間環(huán)境、母線電壓、負(fù)載特性等多約束條件，結(jié)合電氣一體化設(shè)計(jì)需求，采用分布式配電架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化電纜網(wǎng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了最小代價(jià)的區(qū)域配電以及最小耦合關(guān)系的電氣連接。

第四大功能

天地聯(lián)動(dòng)的中樞神經(jīng)

航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜信息管理子系統(tǒng)是整柜的信息控制中樞，通過它搭建的“神經(jīng)系統(tǒng)”，控制著機(jī)柜和試驗(yàn)載荷在軌的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其中信息管理子系統(tǒng)所使用的光纖通信鏈路是機(jī)柜和外部空間應(yīng)用系統(tǒng)的唯一數(shù)據(jù)傳輸通道，可謂實(shí)現(xiàn)機(jī)柜本體對(duì)外通信的“第一道大門”，承擔(dān)著柜內(nèi)載荷數(shù)據(jù)交換與打包、上行指令數(shù)據(jù)的處理和分發(fā)的重任。試驗(yàn)載荷在軌獲取的寶貴試驗(yàn)數(shù)據(jù)，都是通過它來“聯(lián)通天地”。

信息管理子系統(tǒng)還配置了綜合管理設(shè)備，不僅用于實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)4路載荷的配電和柜內(nèi)熱控產(chǎn)品的配電與控制功能，還肩負(fù)采集各載荷實(shí)時(shí)遙測(cè)并下傳、轉(zhuǎn)發(fā)載荷指令的重任。同時(shí)，信息管理子系統(tǒng)配置的無線收發(fā)設(shè)備，可用于支持無線終端的快速接入，保障艙內(nèi)高速WIFI的覆蓋。針對(duì)大容量載荷數(shù)據(jù)的在軌存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便易懂的文件存儲(chǔ)架構(gòu)為載荷數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與回放提供了可靠的技術(shù)支撐。