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原创科研应用舱体实验    软件开发致力完美对接

清华航天科技成果助力“天宫一号”发射成功

  清华新闻网9月30日电 (记者 周襄楠 吕露英 高原)北京时间9月29日晚21时16分许,中国全新研制的首个目标飞行器“天宫一号”发射升空,这是中国航天史上的又一次创举,代表着中国向空间站时代迈出了坚实的一步。从2003年开始,在“天宫一号”的研制、设计和制造过程中,清华大学航天航空学院的宝音贺西、由小川、李路明、任革学、陆秋海、李俊峰、庄茁等教师带领科研团队,在轨道运行、航天员健康检测、交会对接、强度与寿命等方面做了大量的原创性科研工作。

图为“天宫一号”发射升空。照片来源:新华网

  与我国以往发射的太空飞行器不同,“天宫一号”需要在太空做长时间的停留,因此,舱体会长时间暴露在日照和地球的阴影中,需要经受几百度温差的变换,还得经受舱体内外压差的考验,因此对天宫一号舱体的强度和预期寿命进行测算和分析就显现的尤为重要。充分考虑舱体在生产制备、运输吊装、发射入轨和在轨服役阶段所处于的不同环境和工况,庄茁和由小川带领的课题组在这方面做了大量的力学理论建模和结构分析工作,同时也配合舱体材料进行了实验,为舱体的材料选择和结构设计方案提供了扎实的应用研究成果。

图为“天宫一号”交会对接效果图。

  “天宫一号”之后,计划将发射“神八”、“神九”、“神十”与之“交会”并“对接”。“交会对接”成功无疑是组成未来的“空间试验站”的关键,而这是举世公认的航天技术瓶颈。按照计划,天宫一号发射升空后,经两次变轨进入高度约为350公里的近圆轨道,进行在轨测试。神舟八号飞船发射前,天宫一号降轨至高度约343公里的近圆轨道,等待交会对接。但是如何让两个飞行器完美交会并实现对接,不是事先设定好一个最优方案就一定能实现的,每一个细小的环节变动都必须有其他预案,这些预案的设计非常复杂而且数量庞大,每一种预案的产生都要经过精密的分析计算。航天航空学院宝音贺西副教授负责,龚胜平、蒋方华、李俊峰等教师以及多位博士生组成的团队成功地开发了一套分析计算软件,能够有力地协助中国航天空间技术研究院设计这些预案,从而确保天宫一号和神舟八号飞船的顺利交会。

  此外,“交会对接”需要在陆地上做各种模拟实验,以确保升空之后对接机构和交会对接过程的正常运行。任革学、陆秋海教授等人带领的课题组参与了空间交会对接技术的研发。他们参与了对接机构动力学仿真与复核,对接机构非线性动力学参数实验方案设计,对接机构非线性动力学实验模型,开发并交付了相应的实验分析软件,协助完成了我国第一个对接机构样机的地面非线性动特性实验,这些都是确保飞行器升空之后实现成功交会对接的基础。

图为李路明教授领衔的团队在进行物理仿真测试研究。

  值得一提的是,在已经升空的“天宫一号”飞船内部,已经携带了清华大学自主研发的3套产品:质量测量仪、动态心电数据读取装置和神经肌肉刺激仪。它们此次登上“天宫”,成为探索航天员长期驻留太空的医学变化规律和防护措施的有力武器,并即将在航天员在轨执行任务的过程中发挥重要作用。它们也是清华大学的科研人员首次与中国航天员中心合作,针对航天员系统在医监医保、作业训练等方面的特殊需求而开发的首批产品。这3套产品由李路明教授领衔的科研团队精心研制,集成了精仪系、机械系、美术学院工业设计系、基础工业训练中心等清华多个学科的优势资源。

  航天航空学院党委书记庄茁说:“由于项目安排和时间节点非常紧张,有时候需要参与项目研制的师生不分昼夜的‘连轴转’;在关键阶段,研究生们还要到中国空间技术研究院上班,与研制工程师们共同奋战,成为真正的‘航天人’。参加研制工作的师生们对于能够参与这样的国家级项目都非常自豪,充满激情的全身心投入工作,并发挥了清华人的聪明才智。在举国力聚万人的研究队伍中,我们只是其中的一部分,看到“天宫一号”遨游太空,我们深感欣慰和幸福。”

编辑:崔 凯

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2011-09-30 15:48:04]
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