11月30日,神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口,形成由6个航天器组成的“三舱三船”最大构型,实现6名航天员首次同时在轨。
在此次任务中,航天科技集团五院西安分院(以下简称西安分院)为神舟十五号研制的中继终端、天线网络和仪表控制器应用软件继续“助阵”,为飞船的太空飞行“硬核”护航,让“感觉良好”一直在线。
架太空“天路”,让“感觉良好”持续在线
作为神舟十四号飞船的备份船,神舟十五号早在神舟十四号发射前就已经完成准备,进入应急救援状态。按计划,神舟十四号和神舟十五号乘组将交叉驻留,进行首次在轨工作交接。在轨驻留期间,神舟十五号乘组计划将实施数次出舱活动,并且开展科普教育以及在轨科学实(试)验等工作。
神舟十四号航天员在空间站的工作生活场景、航天员太空出舱活动画面,以及航天员从空间站上拍摄的震撼太空大片,都是通过中继终端传回地面的。神舟十四号载人飞船上所有的测控和通信信号也都是通过中继终端来完成的。
此次,神舟十五号仍通过中继终端搭建的太空“天路”,建立与地面之间的天地通信通道。中继终端是地面对飞船进行测控和通信的重要通道,也是我国中继卫星系统的用户终端设备。那么,中继终端具体是怎么工作的呢?
中继终端随着神舟十五号与火箭分离后几分钟便会开机工作。根据神舟十五号飞行程序的指令链要求,中继终端中的设备会计算出中继终端天线的指向数据。之后,中继终端中的转动设备将中继天线指向天链中继卫星。这样就完成对天链中继卫星的捕获跟踪,建立从神舟飞船到天链中继卫星再到地面的通信链路,实现了神舟十五号与地面通信的畅通,确保了地面的测试人员可以实时地掌握飞船的飞行状态。
西安分院载人航天任务负责人余晓川介绍:“通过中继终端与天链中继卫星建立的天基测控通信系统,地面对神舟十五号飞船的测控覆盖率接近100%。在目前的中国空间站中,研制团队为6舱(船)均配备了中继终端,让‘感觉良好’持续在线”。
随身“秘书”,让“感觉良好”体验更佳
隶属于仪表与照明分系统的仪表控制器应用软件发挥着智慧随身“秘书”的重要作用。神舟十五号上所有分系统的参数内容都要通过数管分系统转发到飞船仪表上来显示,而要想将复杂的参数变成航天员可以掌握的直观数值,仪表控制器应用软件发挥着重要作用。
也就是说,当神舟十五号各个分系统开始运行的时候,所产生的数据会汇集到数管分系统,然后智能管理员对数据进行汇总,并转换为航天员可以直观识别和操作的内容,并在仪表上显示出来。这样,航天员通过飞船上的仪表就可以直观地了解与飞船有关的所有参数,时刻掌握飞船各个部分的运行状态。
仪表控制器应用软件是与航天员直接实现交互的重要系统。在神舟十五号上共有50余幅页面显示飞船各部分的情况,并根据任务需要,显示包括世界地图、航天员身体情况等内容。这些都是由作为智能管理员的仪表控制器应用软件来提供的。
据西安分院神舟十五号飞船仪表控制器应用软件设计师张赤萍介绍,“使用独特的图形显示技术,不仅能得到新颖的仪表控制器显示效果,而且实现了空间智能化仪表中的图形、文字的处理与显示,为航天员执行任务提供了清晰、直观、舒适的显示界面。研制团队为中国空间站6舱(船)均配备了仪表控制器应用软件,让‘感觉良好’体验更佳。”
通达天地,让“感觉良好”始终畅通
神舟十五号上的天线网络虽然“身板小”,但却是飞船天线信号的枢纽。神舟十五号上10余副天线的信号接收和发送都是通过天线网络来为其提供信号通路的。
神舟十五号天线网络由USB天线网络、VHF天线网络、GNSS天线网络三部分组成。据西安分院神舟十五号飞船天线网络研制负责人朋毅介绍:“当飞船的通信信号要通过天线网络的时候,其首先要对信号进行分路或合成,并通过双工器对信号的杂波进行过滤,然后转换为可接收或发送的信号。其中的GNSS天线网络还在后续的航天员返回地面的过程中发挥着关键作用,让‘感觉良好’始终畅通”。
神舟十五号载人飞船的发射成功是中国空间站建造阶段的收尾,也将为即将到来的中国空间站运营阶段打好基础,是一次承上启下的重要任务。2022年,西安分院先后为我国天舟系列货运飞船、神舟系列载人飞船以及问天实验舱和梦天实验舱研制了中继终端、天线网络、仪表控制器应用软件、仪表计算机软件共10余套系统产品,助力我国空间站打赢建造阶段收官战,让“感觉良好”始终在线。