天宮二號：太空的智能家居技術(shù) 2016年09月22日09:13 來源：|
天宮二號讓我國員在太空中有了新家。為了迎接主人的到來，讓主人們住的舒服安全，這個太空居室的建造者們煞費苦心，從提高生活質(zhì)量、降低工作負荷、改善睡眠、豐富娛樂條件等幾個方面開展了設(shè)計。
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
如果把天宮二號和其他飛船的對接組合體比作太空居室，那么天宮二號則是這個“大開間”的主結(jié)構(gòu)，航天員將在其中工作與生活。
據(jù)中國航天科技集團的科研人員介紹，天宮二號是一個外部真空、內(nèi)部有1個大氣壓的結(jié)構(gòu)。評價這個“大開間”安全性很重要的方面之一，就是2年在軌飛行過程中，漏氣量要非常小。就如同再好的籃球早晚也會漏氣，只是好的設(shè)計可以讓漏氣非常緩慢。天宮二號是金屬結(jié)構(gòu)，觀察舷窗、開關(guān)艙門等部件都是容易漏氣的環(huán)節(jié)。設(shè)計師設(shè)計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。
天宮二號是我國第一個真正意義上的空間實驗室，航天員將在其中開展太空中期駐留實驗，其密封件除要求密封性能安全可靠外，還要求材料安全無毒，能經(jīng)受住-70-200高低溫交變、高真空、強紫外輻射、帶電粒子輻照和原子氧侵蝕等各種復(fù)雜環(huán)境的長期考驗，不產(chǎn)生降解、老化和龜裂，可安全使用30年。
神通2：骨丟失對抗儀
有了它，航天員不再擔(dān)心骨質(zhì)疏松
人長期生活在地面有重力的環(huán)境中，一旦進入失重環(huán)境，身體會產(chǎn)生諸多不適應(yīng)，這被稱為失重生理效應(yīng)。為了監(jiān)測航天員身體狀況，天宮二號攜帶了不少“寶貝”。
失重生理效應(yīng)實驗裝置I是為了研究航天飛行對人體的前庭眼動、心血管及腦高級功能影響，同步檢測動脈脈搏、靜脈脈搏、腦電和眼動。2013年，我國在天宮一號中首次研制了這種實驗設(shè)備。在天宮二號上，這套設(shè)備將繼續(xù)使用。
失重生理效應(yīng)實驗裝置Ⅱ是我國研制的第一個正式上天的全自動細胞培養(yǎng)裝置，該裝置用于進行失重生理效應(yīng)防護的細胞機制研究，為針對關(guān)鍵的細胞信號分子開發(fā)相關(guān)的靶標藥物以及制定防護措施奠定基礎(chǔ)。
同時，研制單位專門為航天員設(shè)計了“健身器”——骨丟失對抗儀，是保證在太空飛行的航天員身體健康的儀器之一。骨丟失對抗儀通過敲打人體小腿部位相應(yīng)穴位，刺激骨骼、改善血液循環(huán)，對抗骨質(zhì)疏松，對消除疲勞也有良好輔助作用。
另外，科研人員研制的無創(chuàng)心功能監(jiān)測儀，主要通過無創(chuàng)檢測航天員的脈搏血壓、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)在天宮二號密閉艙內(nèi)創(chuàng)造了一個安全適宜的人類生存環(huán)境，提供航天員生命活動所必需的物質(zhì)，保障航天員的身體健康和工作效率。
環(huán)控控制器：用來接收相關(guān)分系統(tǒng)的控制信號，對環(huán)控生保分系統(tǒng)目標飛行器內(nèi)各種、電機等部件進行控制，另一功能是完成配電工作。
環(huán)控檢測裝置：環(huán)控生保系統(tǒng)用于艙內(nèi)控制的計算機，資源艙內(nèi)環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)的控制中樞，負責(zé)與目標飛行器進行外部通信，同時完成系統(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，從而有效保障航天員的生命安全。
二氧化碳分壓傳感器：用于測量飛船座艙內(nèi)的二氧化碳濃度，當濃度超過預(yù)警值時，立即并指示航天員按照預(yù)定方法進行處理，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行分析。
神通4：在軌有害氣體檢測裝置
有了它，3分鐘完成艙內(nèi)氣體檢測
在軌有害氣體檢測裝置，擔(dān)負起艙內(nèi)“衛(wèi)士”的使命。艙內(nèi)氣體進入其內(nèi)部后，它3分鐘便能完成氣體成分和濃度的檢測，為空間實驗室的環(huán)境安全保駕護航。
該裝置采用一種全新的氣體檢測方式，即通過寬光譜分析技術(shù)對多種氣體成分實現(xiàn)同時測量，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種有害氣體的測量數(shù)據(jù)，與常規(guī)的居室環(huán)境檢測儀相比，不但測試種類多，而且靈敏度更高。
在航天員入住艙內(nèi)前，該裝置先對艙內(nèi)空氣質(zhì)量進行檢測。一旦有害氣體的濃度超標，它就會發(fā)出警報，開啟空氣凈化系統(tǒng)。實驗艙內(nèi)空氣得到過濾凈化后，航天員便可以放心入住。航天員入住期間，在軌有害氣體檢測裝置會定期檢查艙內(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范圍
為了讓航天員在太空中有盡量大的活動空間，天宮二號結(jié)構(gòu)尺寸基本按運載火箭可容許的最大包絡(luò)做設(shè)計。但這卻給工程人員帶來巨大的挑戰(zhàn)，這是因為“大開間”在滿足舒適的同時，必須非常輕并且特別結(jié)實。工程人員反復(fù)計算，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)對了設(shè)計上和制造上的巨大挑戰(zhàn)。
噪聲是航天員在這個“大開間”舒適生活的另一大影響因素。為最大限度減輕噪聲對航天員的影響，設(shè)計人員在天宮二號設(shè)計階段制定出嚴格的生活區(qū)和儀器區(qū)噪聲控制指標，并通過技術(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范圍之內(nèi)。
天宮二號的居住環(huán)境咋樣?
航天員在天宮二號生活和工作的空間大約有15立方米。和天宮一號的簡單相比，天宮二號更像是精裝修。
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、相對濕度45%-55%這一人體最舒服的溫濕度。
有“地球感覺”的墻壁顏色，天宮二號內(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，工作臺等面板采用天藍色，多層次的顏色劃分給航天員清爽的感覺。
責(zé)任編輯：姚泓澤
