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  • “天和”核心艙升空 揭秘太空照明黑科技

      4月29日,長征五號B火箭在文昌航天發射場點火升空,將中國空間站天和核心艙送入太空。中國空間站在軌組裝建造全面展開。

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      中國空間站以天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙為基本構型。天和核心艙是空間站發射入軌的首個艙段,也是目前我國自主研制的規模最大、系統最復雜的航天器,起飛質量22.5噸。這個龐然大物配備了高大上的硬、軟件,也包括相關的照明設備和系統。那么,與照明相關的航天器黑科技都有哪些?

      一、情景照明

      從以往的資料來看,中國的太空照明設備主要是由中國航天科技集團有限公司五院510所研制,太空照明設備不僅承擔起了航天員艙內工作、生活照明等保障工作,還承擔起了飛船交會對接輔助照明,航天員出艙活動環境照明等重任。

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      太空照明設備不同于我們日常的照明燈,它是集抗空間輻照總劑量、抗空間紫外輻照、抗低軌原子氧腐蝕等技術于一身的特殊照明設備。其中艙內照明設備的低功耗、長壽命,無眩光,暖色調泛光照明等特點,可大幅提升航天員在軌駐留期間的舒適度。

      艙外大功率照明設備交會對接燈不僅為航天員照亮了交會對接目標,也為地球上的觀眾們能夠親眼見證激動人心的時刻提供了美輪美奐的光影效果。交會對接主要是采用大功率LED作為聚光照明光源。

      根據相關報道顯示,核心艙首次加入了可由手機APP控制的艙內情景照明。從此前載人飛船試驗船透露的信息中可以看到,艙內照明設備實現了完全無眩光,情景模式可調等性能指標,宇航員可以自由切換工作模式、就餐模式、睡眠模式,以滿足不同狀態下的需求,從而讓航天員在飛行任務中工作效率進一步提高。

      二、窗口照明玻璃

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    中國成功研制的空間站窗口照明玻璃

      應用在空間站照明系統的窗口照明玻璃,由河北省秦皇島某公司研制,該產品具有透過率強、耐高低溫沖擊、抗紫外線強的特點,能實現了航天用玻璃溫控系統、能源系統、照明系統的全覆蓋。

      同時,空間抗輻照玻璃產品也是覆蓋在航天器太陽能電池板表面的一層玻璃鎧甲,在保護電池板不受太空有害離子輻射的同時,還要進一步增加吸光率和透過率,保障航天器的長時間供電。此外,抗輻照玻璃蓋片還用于衛星溫控系統的二次表面鏡,平衡衛星內部結構溫度,確保衛星正常運行。

      空間抗輻照玻璃產品已成功應用于神舟五號至神舟十號系列飛船、“天宮一號”目標飛行器和“嫦娥一號”至“嫦娥三號”探月衛星等航天器上。

      三、太空電源

      天和核心艙的設計壽命為10年,如何保證核心艙順利工作10年甚至更長時間?電源分系統作為關鍵技術之一,充當著未來中國空間站太空電站的作用。

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      據相關報道介紹,核心艙柔性太陽翼集合了大面積輕量化、重復展收高可靠、低軌10年在軌長壽命、剛柔并濟高承載等四大全新技術,將為天和核心艙提供充足電源。

      天和核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽電池翼,雙翼展開面積可達134平方米,這是中國首次采用柔性太陽翼作為航天器的能量來源。

      與傳統剛性、半剛性的太陽電池翼相比,柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高,單翼即可為空間站提供9KW(千瓦)的電能,在滿足艙內所有設備正常運轉的同時,也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。比起傳統的剛性、半剛性太陽翼,柔性翼全部收攏后只有一本書的厚度,僅為剛性太陽翼的1/15。

      四、植物照明技術

      作為長期有人照料的太空實驗室,空間站可以支持開展大規模、多學科交叉的空間科學實驗,將搭載安裝包括生物學、材料科學、基礎物理、微重力、流體等類別相關的科學研究實驗設施。在太空環境下種植植物是一個重要的研究項目。

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      在完全沒有太陽光的情況下,需要完全使用人工光源系統滿足所有這些植物的生長所需,且嚴格限制能耗、放熱,對燈具的光質、光強、光均勻度、壽命,以及防水等級和安全等級要求也非常高,還要求可長期連續不間斷工作,可智能控制和手動控制自由切換。目前,只有LED照明有可能解決上述問題。

      此前由北京航空航天大學開展的“月宮一號”植物艙II的地面模擬太空生存系統的植物生長光源工程,首創了4通道獨立調控且峰值波長的組合符合植物光合作用吸收響應曲線,首次實現了在一個植物照明燈具(系統)上可以根據不同的作物的光合作用特征,在光質、光周期以及光量子通量密度上進行自由調控,為不同作物的光配方的研宄工作建立了系統基礎。

      五、模擬太陽照明系統

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      國際空間站俄羅斯“黎明”號艙體中目前安裝了可模仿地球上從日出到日落光照效果新的照明器。該照明系統可用于解決宇航員在國際空間站及長時間太空飛行時可能出現的生理節律失調問題。

      這些可變光照明器可復制一晝夜內的光照動態。從早晨到中午的光照變化與地球一樣,亮度與光照逐漸增強,顏色也從紅橙色向白藍色變化,而下午則相反。

    編輯:嚴志祥

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