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天舟二号货运飞船发射成功 RFID帮助实现货物管理

来源: | 发布时间:2021-6-1 8:19:44 | 浏览次数:

2021年5月29日,天舟二号货运飞船满载物资在海南文昌发射场奔赴太空,带着满满的爱意给“天和”核心舱送去了充足的补给,货运飞船也被亲切地称为“中国快递员”。而这个快递员背后,有这样一家“天地物流公司”,在背后默默地为它提供精准的“订制式”服务,它就是货运飞船系统工程中一个特殊的分系统——货运保障分系统。

“兵马未动,粮草先行!”载人航天工程,往天上送人还不够,还得往天上送货。天舟二号飞船主要承担送货的任务,涉及各类物资补给,譬如推进剂、空气、航天员饮食以及用于天和核心舱在轨维护的设备等。它将与此前发射的天和核心舱对接,为后续神舟十二号载人飞船入轨、航天员进驻提供物资服务,确保空间站建设有足够的各类物资储备以便航天员的长期在轨驻留。

货运保障分系统是载人航天工程任务中的一个重要分系统,由位于成都的中国航天科技集团有限公司第七研究院(简称七院)七部抓总研制。自2011年任务立项以来,作为七院参与国家重大专项工程的研制“国家队”主力,其是一支平均年龄只有32岁的年轻队伍。

此次物资保障服务,也是天舟货运飞船货运保障分系统继2017年4月20日天舟一号货运飞船后,承接的“第二单”任务。

做一个称职的“打包员”

之所以把货运保障分系统称为“天地物流公司”,跟它主营业务——货物装载布局与物资信息管理密不可分。“公司”要针对每一艘货运飞船的货物运送需求,开展上行货物的装载设计、布局配平设计、货物在轨转运支持以及下行废弃物装载制定等货物运送保障工作;要负责所有装载货物和载荷信息的统一归口管理。

“快递员”的主要使命是运送货物,舱内配置最多的是装载各类物资、产品的货包产品。一艘船,多达上千种物资,种类繁多,大小不一,研制进度有快有慢,怎么装?用什么装?找好合适的包装是关键。“公司”的主营业务之一就是设计和制作标准化、系列化的货包产品,为品种丰富、形状各异的物资产品提供防护包装。通过与货运飞船舱内结构的适配性货包装载设计,将货运飞船几十立方米装载空间安排得“满满当当”。“我们的货包不仅好用、实用,还好看。”分系统总体李鹏介绍到,“所有货包都经过了工效学评价和航天员训练,航天员在轨才能用着舒心、安心。”

除了吃喝穿戴,天舟二号货运飞船还上行了大量空间站建设所需的设备。设备上行入轨,都需要赋形进行防护。“不仅要防护效果好、重量轻、体积小,还要满足空间站严苛的材料要求,这种材料磨了我们好几年。”七院七部宇航室主任蒋琳介绍到。经过多达百余次的调试、小试、中试,团队成功研发出货包外部包装所需的和内部赋型所需的特种聚氨酯泡沫材料,满足了长期载人密闭环境下材料的选用要求,具备超低有害气体逸出、高效抗菌防霉、高阻燃、燃烧物低毒及优良的力学性能,同时具备高效的缓冲减震功能。当上行设备身处这种“柔软的怀抱”,便有效阻隔了上行振动的严苛的力学环境,保障了货物的安全运输。设计师李丹说,“货包装载产品经过上千次的力学验证,从小到原材料的选择,到每道生产工序的检测把关,做到了万无一失,货物方都给了我们五星好评”。

一艘货运飞船,近一两百个货包,如何识别与管理,全靠物资信息管理系统这个“贴心管家”。其结合每个货物配置的“RFID”标签,只要扫一扫,就能知道想要的货物在哪里,实现了货物的清清楚楚、状态分明。

神奇的“太空冰箱”

值得一提的还有,本次跟随天舟二号货运飞船发往天空的还有一款叫低温锁柜的明星产品。这是考虑到飞船的低温存储需求所研发,其被亲切地称为“太空冰箱”,在距离地球400公里的外太空,在微重力环境下,传统而成熟的蒸气式压缩机制冷技术不适用。空间站物资低温储存技术究竟应该采用什么方案?需要达到哪些指标?

作为载人航天和制冷技术的双重“新丁”,七院七部设计师们的视野中笼罩着厚厚的迷雾。经过多方调研和咨询,“公司”组建专项攻关团队,先后攻克了低功耗设计、保温设计、结构优化减重设计等重重难关,顺利通过各项试验考核,成功配套于货运飞船。“太空冰箱”作为电子单机,其电测任务更是“任重道远”。为保证产品万无一失,测试人员需要对产品的功能性能、船上接口,分系统间匹配性,大系统间匹配性等项目进行测试。

从2019年11月到2021年5月的一年半时间里,分系统设计师频繁奔波于北京、天津、海南发射场等地,参与完成了整船力学试验、站船联试、五舱联试、货船站地、回归等阶段测试任务。每阶段少则十多天,多则一个多月,部分阶段需要整船24小时不断电测试,测试人员只得不分昼夜倒班工作。在测试阶段,据统计,分系统共参与119天整船测试工作,低温锁柜产品随船电测时长达780小时,产品运行正常。

精确的配平布局

物资装载布局与配平直接影响到货运飞船的飞行安全,同时对降低推进剂消耗、提高姿态控制精度都有重要作用。

七院参加飞行试验队员使用自主研发的物资装载与配平优化软件,能够实时更新装舱货物重量以及装船方案调整对应的整船配平数据,确保每一轮的装载调整都符合发射要求。七院七部软件设计师李皓伟说曾说:“货船配平工作责任重大,直接影响发射成败,计算出的每一个数字都不允许出错。”

配平算法是软件研制中最大的难点,不仅需要自动计算排布每一个货物的装船位置,还需要使配平结果在要求的范围内尽可能最优。在软件研制的过程中,软件设计师阅读大量的相关文献,多次和高校专家沟通、取经,最终圆满完成了配平软件的研制任务。

在发射场,试验队员深知配平工作责任重大,对整船上的接近200个货物的质量、装船位置以及货船的质量特性进行逐一检查复核,采用记录表签署留档、编制配平报告等方式跟踪记录每一次配平变化情况,保障配平工作万无一失,助力天舟二号成功发射。

天舟一号发射成功的画面宛在眼前,天舟二号快递也已送出,“天舟二号第一次运输这么大量的真货物,必须等航天员上去验货、签收后才能算真正成功。”技术负责人陈粤海说到。


 
 

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