01 神十二發射的意義

神舟十二號飛行任務是我國載人航天工程立項以來第19次飛行任務,也是我國空間站階段的首次載人飛行任務。

神舟十二號載人飛船刷新了中國載人航天技術的新高度,完成五項“中國首次”,即首次實施載人飛船自主快速交會對接,首次實施繞飛空間站并與空間站徑向交會,首次實現長期在軌停靠,首次具備從不同高度軌道返回東風著陸場的能力,首次具備天地結合多重保證的應急救援能力。

翻開中國載人航天工程“三步走”戰略,不難看出,神舟十二號飛行任務承上啟下,十分關鍵。神舟十二號的成功發射,意味著我國第一座自主研發的空間站開始進入一個全新的篇章,開始驗證解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。

在今明兩年中,我國共實施11次飛行任務,包括3次空間站艙段發射,4次貨運飛船以及4次載人飛船發射。

在這兩年中,“驗證”成為中國載人航天的關鍵詞。除了首次啟用載人飛船應急救援任務模式外,神舟十二號還將進一步驗證載人天地往返運輸系統的功能性能,全面驗證航天員長期駐留保障技術,在軌驗證航天員與機械臂共同完成出艙活動及艙外操作的能力,首次檢驗東風著陸場的搜索回收能力。

航天人的征程是星辰大海。隨著我國北斗系統全球組網完成,北斗導航終端已經引入神舟十二號飛船設計之中,導航計算、返回搜救落點報告等都采用了北斗系統定位數據。神舟十二號飛船使用的控制計算機、數據管理計算機也完全使用國產CPU芯片,元器件和原材料全面實現自主可控。

02 布局太空和實現科技自立自強的意義

當前,太空進入商業化新時代,成為當前經濟發展新的動力引擎。國防大學國家安全學院仲晶教授認為,太空領域正孕育著顛覆性和革命性的技術創新。美國、俄羅斯和歐洲等國家和地區正在大力發展太空互聯網、太空3D打印、太空激光通信、量子導航技術等,這些技術的發展將顛覆傳統認知,一旦取得突破,將完全改變我們的生產和生活方式。我國于2016年發射“墨子號”量子科學試驗衛星和脈沖星導航試驗衛星,一旦這些技術取得突破,將完全改變我們傳統的通信和星際導航方式。

此外,伴隨航天技術的井噴式發展和太空力量的迅猛推進,太空真正成為國家安全和軍事斗爭的制高點,在強國戰略中發揮著重要作用。目前,人類社會的政治、經濟、科技、軍事等各個領域都離不開太空的支持。太空中的各種衛星為我們提供測繪、通信、導航、氣象等各種信息與服務,維持社會體系的正常運轉。可以說,沒有太空的支撐,人類生活就無法正常進行。伴隨人類對太空依賴性的不斷增強,太空安全不僅是國家安全的重要組成部分,而且成為實現國家安全的先決條件。沒有太空安全,就沒有國家安全。尤其是在突發災害和重大事故中,太空更是承擔著重要角色。太空提供的各種情報信息、精準定位和快速數據分發能力是國家安全應急體系高效工作的基礎與前提。通往太空之路無平坦大道,唯有革故鼎新、勇往直前。載人航天是航天領域技術難度最大、系統最復雜的工程。要建好一個國家太空實驗室,不僅需要有強大的組織能力、保障能力,還需要不斷創新。從神舟一號到神舟十二號,中國載人航天一路走來,證明了中國科技的自立自強,增強了中國人對實現高水平科技自立自強的自信。

北京航空航天大學公共管理學院院長蔡勁松教授在《國家治理》周刊刊文指出,科技自立自強是建設現代化國家的根本訴求,是以科技創新主動贏得國家發展主動的必然要求和戰略選擇。要堅持創新的邏輯,不斷強化國家戰略科技力量。提供各種情報信息、精準定位和快速數據分發能力是國家安全應急體系高效工作的基礎與前提。

03 大航天時代,傳感器扮演的關鍵角色及技術趨勢

 

傳感器作為航天器的“感官”和“神經”,遍布航天器的各個關鍵部位,是確保測得出、測得準、預測對、診斷靈,保障任務成功率的有效手段。例如,運載火箭中的控制系統、動力系統、推進劑利用系統、附加系統、遙測系統,載人飛行器中的故障檢測與診斷系統、艙內環境控制與生命保障系統、逃逸救生系統、航天員艙外活動支持系統和再入式登陸系統等,都離不開傳感器對航天器各關鍵部位工作狀態的準確檢測。載人航天器艙內密閉空間由于在軌環境的特殊性,在軌艙內環境監測傳感器對于航天員安全就至關重要。美國國際空間站就是依靠高靈敏傳感器的火災預警,多次成功避免了國際空間站火災悲劇的發生。在航天器二次變軌的過程中,需要為航天器提供用于改變飛行方向推進力,高精度壓力傳感器用于測量燃料罐壓力,是控制點火、開啟變軌飛行的關鍵器件,一旦傳感器的測量精度超差或者失效,將直接導致變軌失敗。2010年,俄羅斯質子-M火箭發射3顆GLONASS-M導航衛星,因燃料水平傳感器超差導致加注燃料過量,使火箭“頭部”重量超標,從而導致火箭飛行末期達到速度不夠,未能正確入軌致使3顆導航衛星全部葬身于太平洋中。可見,傳感器對于航天裝備而言,地位重要,作用關鍵。

國內外航天飛行器的各大系統中,無一例外,都大量使用各種類型的傳感器。例如,美國的航天飛機使用的傳感器數量超過3500只。歐空局的Ariane5火箭上,在研制試驗階段使用傳感器數量435只,通常一次飛行測量參數達570個,一次技術飛行測量參數達1100個。

我國航天任務中也大量使用各種類型的傳感器,例如載人運載火箭中,單發使用傳感器、變換器數量達到600余只,而新一代大型運載火箭單發使用傳感器、變送器數量更是超過了1600只。但通過與美國航天飛機比較分析,可以看出我國對于遙測傳感器的用量需求還有大幅的增長空間。

國內航天傳感器經歷了由仿制到自制、由少品種到多品種、由結構型到復合型、由低準確度到高準確度的發展歷程,較好地滿足了我國快速發展的各重點航天型號的測量需求,并逐步制定一系列的規范和標準,形成了各類航天特色鮮明的特種傳感器產品系列,涵蓋了壓力、溫度、液位、過載、振動、沖擊、角速率、位移、流量、燒蝕、噪聲、濕度、應變、風速、氣體、輻射等測量參數。特別是近年來,在國家超高密度航天型號任務的牽引下,我國下一代航天傳感器技術在新型MEMS智能傳感器技術、極限環境特種傳感器技術、高性能光學傳感系統技術、無線傳感網絡技術方面取得了眾多具有國際先進水平的成果。

今天,傳感器技術飛速發展,傳感器已經不再滿足于僅僅能夠檢測被測對象的單一信息,而是集多參數信息測量、融合分析處理和高速傳輸于一體的智能傳感器,世界級的微型化、芯片化、智能化和網絡化等技術必將為大航天時代提供更全面、更精確、更智能的傳感器。

參考文獻:

1).中國航天科技集團官網,公眾號

2).航天愛好者網

3).電科傳感,公眾號

4).智能傳感專委會,公眾號

5).《空間站核心艙器箭合體轉運至發射區,目前發射場設施設備狀態良好》,北京日報

6).《神舟十二號,準備好了》記者/薛晶,BY澎湃新聞(ID:thepapernews)

7).《榮耀!中國人又要飛起來了神舟十二號載人飛船的發射目的是什么》作者/智慧黑科技君,百家號

8).人民論壇網

9). 新華社微博、央視新聞微博

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