目标飞行器的分系统
天宫一号目标飞行器由结构机构分系统、制导导航与控制分系统、热量控制分系统、推进分系统、环境控制与生命保障分系统、电源分系统、测控与通信分系统、数据管理分系统、总体电路分系统、仪表照明分系统、乘员分系统、对接机构分系统和空间技术试验分系统,共13个分系统组成。
天宫一号各分系统情况介绍
1.结构与机构分系统
结构与机构分系统由实验舱结构、资源舱结构、前舱门、舱门快速检漏仪、舱门压点开关和防护板结构组成。
结构与机构分系统实现目标飞行器总体构型,为航天员提供密封的生存空间,为仪器设备等提供安装基础与精度基准;承受目标飞行器地面操作、运输、发射、在轨飞行、与载人飞船对接及分离等过程中的各种力学载荷、热载荷及环境,保证航天员的安全与仪器设备的正常工作;实现目标飞行器舱段间机械、气、液路的连接;实现舱体结构与对接机构间的机械连接;提供航天员进出目标飞行器的密封通道,实现舱门的快速检漏;提供航天员的观察手段。
2.制导导航与控制分系统
制导导航与控制分系统由控制计算机、测量部件、姿态控制部件、接口装置组成。
制导导航与控制计算机采用姿态轨道控制器和备份控制器组成。其中姿态轨道控制器采用双机冷备份方式,当双机都故障时,启动备份控制器,完成目标飞行器自主运行和组合体运行时的姿态和轨道控制任务。
3.热控制分系统
热控分系统由外回路循环子系统、通风换热子系统、组合体热支持子系统、被动热控子系统组成。
热控分系统热环境控制采取主动控制为主、被动控制为辅的方案。采用通风换热系统加流体回路系统的热量传递模式并配合以电加热的方式实现主动热控制;采用热控涂层、多层隔热组件、泡沫塑料、高温隔热屏、导热填料等实现被动热控制。
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4.推进分系统
推进分系统采用恒压挤压式系统,由推进主模块、俯仰偏航机组、滚动机组、控制驱动器、推进管理器组成。
5.环境控制与生命保障分系统
环境控制与生命保障分系统由供气调压子系统、通风净化子系统、温湿度控制子系统、水管理子系统、测量控制子系统、废物收集和管理子系统、烟火监测与灭火子系统组成。
6.电源分系统
目标飞行器电源分系统负责在目标飞行器飞行各个阶段向目标飞行器安全可靠地提供连续、间断和瞬时的电能。采用太阳能电池翼蓄电池组的光伏电源系统,由太阳能电池阵、储能电池、母线电压调节设备、充电控制设备和对日定向设备组成,平均输出功率不小于3500W。
7.总体电路分系统
总体电路分系统由供电控制子系统、火工控制子系统、并网控制子系统与电缆网子系统组成。
8.测控与通信分系统
测控与通信分系统完成跟踪测轨、遥测、遥控、图像语音、数据传输等功能。
9.数据管理分系统
数据管理通过总线将数据收集,数据收集后,进行数据识别,按照采集遥测参数进行故障模式识别,以及对需要应急处理故障处理,组成遥测数据块和工程遥测参数。工程遥测参数通过串行口送测控下传,遥测数据块分割成为总线数据块后通过总线送至数据复接模块复接后下传。
10.仪表与照明分系统
仪表与照明分系统由显示子系统、手控子系统、照明子系统和航天员个人服务设备等组成。
11.乘员分系统
乘员分系统提供航天员在轨工作、生活、健康保障所需的物质保障,与其他分系统共同保证航天员完成飞行任务。主要功能包括提供航天员医监医保、失重防护锻炼保障;与载人飞船共同支持航天员驻留期间的航天员工作、生活、食品、医保用品;对航天员生理信息实施综合管理。目标飞行器乘员分系统产品主要包括医学信息管理设备、航天员医监医保设备、航天员失重防护与锻炼设备以及工作生活用品等四类。
12.对接机构分系统
对接机构分系统由1台对接机构机械组件、1台对接机构控制器和1台对接机构控温仪组成。在正常对接和分离过程中,目标飞行器对接机构被动工作,整个对接、分离过程不需要控制,只需给控制器(双机冷备份)控制电路加电,监测对接和分离过程中的传感器状态,并持续到分离结束。控温仪测量对接机构不同位置的温度信号,并进行电加热。
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13.空间技术试验分系统
空间技术试验分系统共划分为两部分:一是试验平台部分,包括试验控制单元和1394集线器;二是试验项目部分,包括再生生保试验子系统、航天医学实验子系统和有害气体检测装置。
试验平台中的试验控制单元作为数据管理和控制的中心,为空间技术试验分系统的试验装置提供数据遥测、数据转发和试验控制支持;1394集线器完成1394节点设备的物理连接,实现试验设备与试验控制单元之间的信息交互,同时可将试验数据通过1394接口转发给大容量存储器。
试验项目中的再生生命保障子系统包括电解制氧装置和动态水气分离装置。电解制氧装置通过电解水实现产氧,是为验证航天员中长期驻留支持的关键技术进行的搭载试验;动态水气分离装置用于验证再生式环控生命保障系统中微重力条件下的气液分离技术。
试验项目中的航天医学实验子系统包括失重生理效应实验装置Ⅰ,用于测试航天员失重状态下的生理参数;失重生理效应实验装置Ⅱ,用于验证微重力状态下细胞的生长机制;质量测量仪,用于在微重力状态下测量航天员的身体质量;骨钙丢失对抗仪,用于对航天员下肢胫骨进行刺激防止微重力状态下出现骨钙丢失;气体采样装置,由航天员操作来回收实验舱内气体,带回地面后用于挥发性有机组分的分析。
试验项目中的有害气体检测装置用于在轨飞行期间定期开机检测密封舱内有害气体成分。检测的气体种类主要有:一氧化碳、氨、甲醇、苯、甲苯、甲醛、硫化氢。