天宮二號(hào)：太空的智能家居技術(shù) 2016年09月22日09:13 來(lái)源：|
天宮二號(hào)讓我國(guó)員在太空中有了新家。為了迎接主人的到來(lái)，讓主人們住的舒服安全，這個(gè)太空居室的建造者們煞費(fèi)苦心，從提高生活質(zhì)量、降低工作負(fù)荷、改善睡眠、豐富娛樂(lè)條件等幾個(gè)方面開(kāi)展了設(shè)計(jì)。
在有限的組合體自由空間內(nèi)，集成了各種宜居技術(shù)，甚至有不少是家居領(lǐng)域的技術(shù)，為航天員提供舒適人性化的空間家居環(huán)境，來(lái)看看在太空用了哪些智能行業(yè)技術(shù)。
神通1：高科技材料
有了它，就可經(jīng)受-70℃-200℃高低溫
如果把天宮二號(hào)和其他飛船的對(duì)接組合體比作太空居室，那么天宮二號(hào)則是這個(gè)“大開(kāi)間”的主結(jié)構(gòu)，航天員將在其中工作與生活。
據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)的科研人員介紹，天宮二號(hào)是一個(gè)外部真空、內(nèi)部有1個(gè)大氣壓的結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)這個(gè)“大開(kāi)間”安全性很重要的方面之一，就是2年在軌飛行過(guò)程中，漏氣量要非常小。就如同再好的籃球早晚也會(huì)漏氣，只是好的設(shè)計(jì)可以讓漏氣非常緩慢。天宮二號(hào)是金屬結(jié)構(gòu)，觀察舷窗、開(kāi)關(guān)艙門等部件都是容易漏氣的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了多種安全可靠的密封結(jié)構(gòu)，其中最關(guān)鍵的就是密封圈。
天宮二號(hào)是我國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，航天員將在其中開(kāi)展太空中期駐留實(shí)驗(yàn)，其密封件除要求密封性能安全可靠外，還要求材料安全無(wú)毒，能經(jīng)受住-70-200高低溫交變、高真空、強(qiáng)紫外輻射、帶電粒子輻照和原子氧侵蝕等各種復(fù)雜環(huán)境的長(zhǎng)期考驗(yàn)，不產(chǎn)生降解、老化和龜裂，可安全使用30年。
神通2：骨丟失對(duì)抗儀
有了它，航天員不再擔(dān)心骨質(zhì)疏松
人長(zhǎng)期生活在地面有重力的環(huán)境中，一旦進(jìn)入失重環(huán)境，身體會(huì)產(chǎn)生諸多不適應(yīng)，這被稱為失重生理效應(yīng)。為了監(jiān)測(cè)航天員身體狀況，天宮二號(hào)攜帶了不少“寶貝”。
失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置I是為了研究航天飛行對(duì)人體的前庭眼動(dòng)、心血管及腦高級(jí)功能影響，同步檢測(cè)動(dòng)脈脈搏、靜脈脈搏、腦電和眼動(dòng)。2013年，我國(guó)在天宮一號(hào)中首次研制了這種實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在天宮二號(hào)上，這套設(shè)備將繼續(xù)使用。
失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ是我國(guó)研制的第一個(gè)正式上天的全自動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)裝置，該裝置用于進(jìn)行失重生理效應(yīng)防護(hù)的細(xì)胞機(jī)制研究，為針對(duì)關(guān)鍵的細(xì)胞信號(hào)分子開(kāi)發(fā)相關(guān)的靶標(biāo)藥物以及制定防護(hù)措施奠定基礎(chǔ)。
同時(shí)，研制單位專門為航天員設(shè)計(jì)了“健身器”——骨丟失對(duì)抗儀，是保證在太空飛行的航天員身體健康的儀器之一。骨丟失對(duì)抗儀通過(guò)敲打人體小腿部位相應(yīng)穴位，刺激骨骼、改善血液循環(huán)，對(duì)抗骨質(zhì)疏松，對(duì)消除疲勞也有良好輔助作用。
另外，科研人員研制的無(wú)創(chuàng)心功能監(jiān)測(cè)儀，主要通過(guò)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)航天員的脈搏血壓、脈搏量和血氧飽和度等生理參數(shù)，定期監(jiān)測(cè)航天員的身體狀態(tài)。這可不就是智慧養(yǎng)老嗎!
神通3：環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)
有了它，航天員太空享受智能家居
環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)在天宮二號(hào)密閉艙內(nèi)創(chuàng)造了一個(gè)安全適宜的人類生存環(huán)境，提供航天員生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)，保障航天員的身體健康和工作效率。
環(huán)控控制器：用來(lái)接收相關(guān)分系統(tǒng)的控制信號(hào)，對(duì)環(huán)控生保分系統(tǒng)目標(biāo)飛行器內(nèi)各種、電機(jī)等部件進(jìn)行控制，另一功能是完成配電工作。
環(huán)控檢測(cè)裝置：環(huán)控生保系統(tǒng)用于艙內(nèi)控制的計(jì)算機(jī)，資源艙內(nèi)環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)的控制中樞，負(fù)責(zé)與目標(biāo)飛行器進(jìn)行外部通信，同時(shí)完成系統(tǒng)內(nèi)各種生理參數(shù)、部件狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集、濾波處理以及向系統(tǒng)內(nèi)的控制部件發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，從而有效保障航天員的生命安全。
二氧化碳分壓傳感器：用于測(cè)量飛船座艙內(nèi)的二氧化碳濃度，當(dāng)濃度超過(guò)預(yù)警值時(shí)，立即并指示航天員按照預(yù)定方法進(jìn)行處理，從而保證了航天員的生命安全。
艙內(nèi)氣體采樣裝置：利用裝置內(nèi)的抽吸艙內(nèi)氣體中的相關(guān)氣體成分，將其采集吸附在回收體中的采樣管內(nèi)，采集完畢后由航員將回收體帶回地面進(jìn)行分析。
神通4：在軌有害氣體檢測(cè)裝置
有了它，3分鐘完成艙內(nèi)氣體檢測(cè)
在軌有害氣體檢測(cè)裝置，擔(dān)負(fù)起艙內(nèi)“衛(wèi)士”的使命。艙內(nèi)氣體進(jìn)入其內(nèi)部后，它3分鐘便能完成氣體成分和濃度的檢測(cè)，為空間實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境安全保駕護(hù)航。
該裝置采用一種全新的氣體檢測(cè)方式，即通過(guò)寬光譜分析技術(shù)對(duì)多種氣體成分實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量，可以采集到二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氨氣、苯、甲苯、硫化氫、甲醇、乙醇、二氯甲烷共10種有害氣體的測(cè)量數(shù)據(jù)，與常規(guī)的居室環(huán)境檢測(cè)儀相比，不但測(cè)試種類多，而且靈敏度更高。
在航天員入住艙內(nèi)前，該裝置先對(duì)艙內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。一旦有害氣體的濃度超標(biāo)，它就會(huì)發(fā)出警報(bào)，開(kāi)啟空氣凈化系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)空氣得到過(guò)濾凈化后，航天員便可以放心入住。航天員入住期間，在軌有害氣體檢測(cè)裝置會(huì)定期檢查艙內(nèi)的空氣質(zhì)量，為航天員生活環(huán)境的安全提供持續(xù)保障。
神通5：噪聲控制技術(shù)
有了它，噪聲被控制在最小指標(biāo)范圍
為了讓航天員在太空中有盡量大的活動(dòng)空間，天宮二號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸基本按運(yùn)載火箭可容許的最大包絡(luò)做設(shè)計(jì)。但這卻給工程人員帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，這是因?yàn)椤按箝_(kāi)間”在滿足舒適的同時(shí)，必須非常輕并且特別結(jié)實(shí)。工程人員反復(fù)計(jì)算，最終確定了技術(shù)狀態(tài)，研制出了直徑3米多的薄壁“大家伙”，巧妙應(yīng)對(duì)了設(shè)計(jì)上和制造上的巨大挑戰(zhàn)。
噪聲是航天員在這個(gè)“大開(kāi)間”舒適生活的另一大影響因素。為最大限度減輕噪聲對(duì)航天員的影響，設(shè)計(jì)人員在天宮二號(hào)設(shè)計(jì)階段制定出嚴(yán)格的生活區(qū)和儀器區(qū)噪聲控制指標(biāo)，并通過(guò)技術(shù)攻關(guān)加以解決，以最大限度地把噪聲控制在最小的指標(biāo)范圍之內(nèi)。
天宮二號(hào)的居住環(huán)境咋樣?
航天員在天宮二號(hào)生活和工作的空間大約有15立方米。和天宮一號(hào)的簡(jiǎn)單相比，天宮二號(hào)更像是精裝修。
艙內(nèi)有適宜的溫度和濕度，密封艙的空氣溫度控制在22-24、相對(duì)濕度45%-55%這一人體最舒服的溫濕度。
有“地球感覺(jué)”的墻壁顏色，天宮二號(hào)內(nèi)部漆上了不同的顏色，四周墻面選擇米白色，底部選擇深灰色，工作臺(tái)等面板采用天藍(lán)色，多層次的顏色劃分給航天員清爽的感覺(jué)。
責(zé)任編輯：姚泓澤
