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助飛中國航天事業的重慶力量——來看看太空中的“重慶造”黑科技

 

開拓衛星研發人員展示自主研發的太陽電池陣産品。(受訪者供圖)

  “航天夢”助力“中國夢”。

  4月24日是第八個“中國航天日”,今年航天日的主題是“格物致知,叩問蒼穹”。

  逐夢太空,叩問蒼穹,在我國航天事業發展進程中,有許多“重慶造”參與其中,貢獻力量——

  3月22日,中國航天科工集團落戶西部(重慶)科學城企業研製的天目一號氣象星座03星、04星、05星、06星,以“一箭四星”方式,由快舟一號甲固體運載火箭發射升空。

  這4顆遙感探測衛星中,03星被命名為重慶金鳳實驗室號、04星為重慶金鳳軟體園號、05星為重慶金鳳生物醫藥園號、06星為重慶金鳳城市中心號。這些衛星主要用於獲取全球大氣環境要素信息。

  一直以來,在我國重大航天工程項目中,都有一大批重慶企業及研發機構為之提供配套,並帶動重慶航空航天産業從“無中生有”到實現集群發展。

  今年3月,重慶&&《關於加快推進以衛星互聯網為引領的空天信息産業高質量發展的意見》,提出到2025年創建國家級衛星互聯網産業創新中心,到2030年建成衛星互聯網綜合應用示範區,形成千億級空天信息産業集群。

  在第八個“中國航天日”來臨之際,重慶日報記者梳理出一批為國家重大航天項目提供配套的渝企及研發機構、作出貢獻的“重慶造”産品,以及深耕航天産業的相關渝企。

  西南鋁業(集團)有限公司

  屢創世界紀錄 為箭星船提供高精尖鋁材

  2022年10月31日,搭載空間站夢天實驗艙的長征運載火箭準確進入預定軌道,發射任務圓滿成功,一批“重慶造”高精尖鋁材隨之再次閃耀太空。

  在此次發射任務中,西南鋁業(集團)有限責任公司(下稱西南鋁)分別為夢天實驗艙和長征火箭提供了80%以上、60%以上的關鍵鋁合金材料,涉及鍛件、板材等多個大類共10多個規格品種,用於實驗艙表面結構和運載火箭的過渡環、轉接框等關鍵部位。

  “鋁合金材料一度是我國航天事業發展中的薄弱環節。如今越來越多的國之重器用上‘重慶造’,表明重慶航天産業自主研發及配套能力得到了廣泛認可。”西南鋁董事長黎勇&&。

  一直以來,鋁合金都是用於製造火箭、飛船等航天器極為重要的材料,這是因為鋁合金密度低、低溫性能極佳,例如火箭發射部分的液氫液氧燃料貯箱就是用鋁合金製作,火箭艙段主結構件所用的材料也是鋁合金。可以説,鋁合金配套能力在很大程度上決定了國家航天事業發展進程。

  作為我國生産規模最大的綜合性鋁加工企業,近年來西南鋁先後為天舟和神舟系列飛船、嫦娥系列衛星、長征系列火箭、天宮系列目標飛行器等國家航天重點工程提供大量關鍵材料,有力支持了國家航天事業發展。

  比如,2007年,西南鋁攻克大鑄錠鑄造、鍛造開坯、環件軋製等技術難點,研製出直徑5米的鋁合金鍛環,其獨創的核心鍛造技術填補了國內空白,産品應用於長征五號新一代運載火箭;

  2015年,西南鋁研發出首個直徑9米超大型鋁合金整體鍛環,創下世界紀錄;

  2016年,西南鋁攻克軋製成型、熱處理等關鍵技術,研製出直徑10米的超大規格鋁合金鍛環,再次刷新世界紀錄,為我國重型運載火箭研製解決了重大技術難題。

  中國電科芯片技術研究院

  讓國家航天器裝上先進的“重慶芯”

  2022年11月29日,神舟十五號載人飛船成功發射,3名航天員進駐中國空間站,與神舟十四號乘組首次實現“太空會師”。

  位於西部(重慶)科學城西永微電園的中國電科芯片技術研究院(下稱電科芯片),為這艘飛船配套了一攬子産品,包括模擬集成電路、二次電源、微波組件和光調製模塊等核心産品,分別應用在飛船發射、上升、交會對接等多個環節。

  在近年我國先後發射的遙感三十四號01星、02星、03星及04星上,亦裝備了電科芯片研製的半球諧振陀螺。這款專門為高精度衛星研製的産品,具有精度高、噪聲低、壽命長等特點,性能達到國際先進水平。

  目前,上述4顆衛星裝備的半球陀螺産品均工作正常、性能穩定,為衛星在軌運行提供了保障。

  另外,與電科芯片一體化運行的中電科芯片技術(集團)有限公司,其前身中電科技集團重慶聲光電有限公司,此前亦為神舟飛船系列配套了60多個型號産品,包括磁性器件、模擬集成電路、二次電源、微波組件和光調製模塊等。

  蕾奧無限未來城市(重慶)智能技術公司

  量身定制專用“護航椅”技術含量高

  2022年12月4日,神舟十四號乘組平安返回地球。航天員出艙後坐在椅子上接受採訪的畫面,讓人印象深刻。

  負責神舟十四號乘組專用移送座椅設計及研製的,正是蕾奧無限未來城市(重慶)智能技術有限公司(下稱蕾奧無限)——從2013年“神十”開始,蕾奧無限一直承擔著為航天員研製專用“護航椅”的任務。

  “隨著航天任務增加,航天員駐留空間站的時間增多,比如神舟十四號航天員的駐留天數達到183天,這對他們返回地球後身體適應地面重力環境提出更大挑戰。”蕾奧無限設計團隊負責人&&。

  為“神十四”航天員提供的座椅,不僅要減輕長時間處於失重狀態對航天員的骨骼、肌肉、血液等帶來的巨大影響,還要滿足其從坐立到平躺的舒適支撐,以及從乘坐到抬送多狀態轉換的便捷操控需求。

  在“神十三”座椅設計的基礎上,蕾奧無限設計團隊與國家航天員中心專家團隊充分溝通,重點在座椅舒適性、通過性、安全性等方面進行創新改進和迭代升級,採用3D打印、碳纖維、批量智造等工藝技術,最終順利完成了“神十四”座椅研製任務。

  自2013年以來,蕾奧無限與國家航天員中心合作,先後承擔了太空科技南方研究院生態環保倉、空間站設備人因工程設計研究、地面訓練設備等多個項目設計和研製任務。

  重慶大學機械傳動國家重點實驗室

  從“滾鐵環”中找靈感 捕捉每一道陽光

  2022年7月24日,中國空間站問天實驗艙成功發射,其太陽能電池翼“阿爾法對日定向驅動機構”隨即投入使用——憑藉這套設備,空間站能夠實時捕捉每一道陽光,保證能量供給源源不斷。

  “這套對日定向裝置裏的對構齒輪傳動,是我們歷時8年自主研發的成果。”重慶大學機械傳動國家重點實驗室教授陳兵奎介紹,這款齒輪傳動産品具備的誤差適應能力和承載能力,能夠適應太空極端高低溫變化對阿爾法機構造成的超大空間尺寸形變,具備高可靠、長壽命等特性。

  有趣的是,發明構齒輪傳動的靈感,竟然源自“滾鐵環”遊戲。“鐵環滾動直走的時候垂直于地面,在拐彎時則與地面相對傾斜。因此,我們猜想曲線與曲面的接觸會具有很好的誤差適應性。”陳兵奎説,團隊在“滾鐵環”原理基礎上,提出具有很好誤差補償能力的線面對構齒輪傳動設計原理,並最終研發成型。

  重慶大學機械傳動國家重點實驗室是我國首批工程技術領域“國字號”重點實驗室之一,也是首批機械製造領域3個國家重點實驗室之一,以其機械傳動系統基礎、應用基礎研究,躋身全球四大齒輪研究中心之列。

  近年來,重慶大學機械傳動國家重點實驗室陸續形成曲線—曲線、曲線—曲面的對構圓柱齒輪、對構錐齒輪等理論體系,並獲得數項國際專利。應用到問天實驗艙的産品,採用的正是曲線與曲面的對構齒輪。

  該實驗室還在嫦娥四號生物科普試驗載荷、嫦娥五號著陸驗證系統、首次月面無人鑽取採樣等國家航天重大工程項目中,解決了故障定位不準、試驗評價手段不足等多類關鍵性難題。

  零壹空間科技集團有限公司

  要將火箭發射準備時間壓縮到30分鐘

  2018年5月17日,我國首枚民營自研商用亞軌道火箭“重慶兩江之星”成功發射,標誌著中國航天領域出現了“國家隊”與民營企業並存且互補的發展格局。

  研發製造並成功發射“重慶兩江之星”火箭的,是落戶兩江新區的零壹空間科技集團有限公司(下稱零壹空間)。零壹空間是國內最早的民營航天企業之一,也是當前國內領先的火箭技術公司,迄今已成功完成4次火箭發射。

  零壹空間負責人介紹,該企業已建成火箭智能總裝製造基地、飛行控制系統半實物倣真實驗室、大型計算機超算中心、固體火箭發動機研製基地、空天電子産品研發中心,具備火箭技術開發的軟硬體條件。

  “按照火箭技術垂直一體化業務布局,零壹空間正在打造快響、機動、智能化的‘火箭+’産業服務&&。”該負責人介紹,企業先後研製出5個系列火箭技術産品,實現了火箭核心技術獨立研發和自主可控,並致力於讓火箭發射流程更為精簡、精準。

  例如,2021年2月5日,零壹空間成功發射的OS-X6B火箭,首次實現民營火箭“五個一”發射,即用“一枚火箭、一輛發射車、一個地面站、一個無人機、一個PAD”就完成火箭發射任務,極大簡化了發射流程。

  “一般情況下,火箭發射準備需要一週或更長時間,而我們一直在為縮短這個準備時間而努力。”零壹空間研發人士&&,企業研發團隊正在從火箭總體、火箭儲運系統、火箭測控系統等方面著手全方位提升火箭發射速度,讓火箭發射準備時間從7天縮短為24小時、1小時,最終縮短到30分鐘,以此為各類裝備應急發射或保障需求提供服務。

  重慶開拓衛星科技有限公司

  不走尋常路 批量化生産衛星配套産品

  2020年12月,國內首條衛星電源産品自動化柔性生産線,在綦江建成投用。

  這條生産線是由重慶開拓衛星科技有限公司(下稱開拓衛星)自主研製,主要進行衛星配套産品的批量化生産,具備每年為200顆衛星配套相關産品的能力。

  “批量化”生産衛星相關配套産品,這在航天産業中並不多見,因為衛星産品屬於“高精尖”,其産量遠小于汽車、手機等,並且衛星産品往往具有很強的“個性”,不適宜進行批量化生産。

  為什麼開拓衛星“不走尋常路”?

  原來,在2018年以前,開拓衛星研發團隊主要在航天“國家隊”提供服務,他們一直為“行業癥結”所困——衛星核心部件的供應能力與衛星系統需求不匹配,核心部件良率與衛星系統的要求之間也存在差距。

  為此,研發人員嘗試了大量新方法,比如引入相應工業先進技術並融合航天設計經驗,在一定程度上解決了衛星配套産品的問題。

  之後,開拓衛星團隊繼續另辟蹊徑,以工業級材料和元器件為基礎,輔以完備的環境適應性保證技術體系,採用智能裝備代替原有手工製造的生産方式,從而以更低成本和更短周期研發生産出一批高性能、低成本、高可靠、模塊化、快響應的衛星單機産品,從根本上解決了商業微小衛星單機産品需求的痛點。

  例如,2021年10月14日,開拓衛星研發的太陽電池陣産品隨著氣象探測衛星發射升空,目前在軌運行狀態良好;2022年10月7日,開拓衛星為“微厘S5/S6”試驗衛星配套的太陽電池陣産品,隨衛星發射入軌,整體在軌表現優異穩定;今年1月9日和3月22日,開拓衛星配套的太陽電池陣隨著“天目一號”氣象星座首批6顆衛星先後發射成功,在軌運行狀態良好……

  開拓衛星技術部部長王語&&,開拓衛星以“部組件研製能力+批量化生産能力”為核心優勢,全力推動工業化衛星部組件研製,未來還將為國家航天事業發展配套更多“重慶造”衛星産品。

編輯: 陳雨
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