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航天高科技:既要上天也要落地

人民日报 · 编辑:棋盘011

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航天热解生活垃圾资源化、调频激光雷达扫描仪、智能自主导航操控机器人……不久前,一场航天人的创新创意大赛在浙江嘉兴举办。近300个参赛项目涵盖电子信息、人工智能、物联网、新材料、新能源、机器人、无人机系统等多个领域,既面向近地空间和深空探索,也能满足日常生活热点与潜在需求,展现了航天人开阔的视野和雄厚的技术实力。

服务航天探索事业,让卫星、火箭发挥更大效用

通信卫星造价动辄十几亿元,绕地球飞行的时候,需要消耗燃料来保持轨道精准,一旦燃料耗尽,就会慢慢偏离轨道,终止服务。可在许多时候,卫星除燃料耗尽外,其它系统状态都还好,让它们过早“退役”岂不可惜?

中国航天科技集团五院的科研人员提出了一个在轨服务飞行器设计方案,这种在轨服务飞行器,就像一台小推车一样,能帮卫星返回原来的轨道,从而保持原来的工作状态,这就为运营商节省了很大的成本。在轨服务飞行器还能够根据需要,为多颗卫星提供服务。科研人员为其预设一些任务,它就能像自动驾驶汽车一样,自行飞到下一个卫星去服务。一台在轨服务飞行器为多颗卫星延长的工作时间总计能够达到10年以上。目前,在轨服务飞行器正在细化方案设计,进入工程研制大概需要两年时间。

随着我国大火箭、大飞机、大型船舶等高端装备的发展不断加快,部件的尺寸是否制造准确,姿态形状是否符合设计要求,都直接决定着这些大型设备的安全和性能。如果没法保证单个部件产品的质量,最终装配在一起后,它的外观外形、气动特性等就没法满足设计要求。此时,精密测量就显得尤为重要。

针对这样的需求,航天科技集团一院的科研团队设计出了调频激光雷达扫描仪,有点像一个个头不大的机器人。它只需要摆摆头,就能对大火箭、大飞机和大型船舶进行精密测量。例如,调频激光雷达扫描仪对一台长征五号运载火箭模型进行测量时,它就会通过头顶的激光发射装置,对目标进行扫描,测量精度最高能达到20微米。这种高精度测量本领,将成为大装备质量保障的重要手段。

航天科技在经济建设领域加速落地,实现军民融合发展

目前,我国30层以上的高层建筑越来越多,而传统消防车喷水高度有限,一旦高层建筑发生火灾,很难快速阻止火势蔓延。同时,市区的交通比较拥堵,对于一些巷道,普通的消防车往往很难开进去。航天人正在研发的无人机载灭火系统,致力于解决这些灭火难题。

航天科技集团八院的科技人员告诉记者,一旦无人机载灭火系统投入使用,消防员可在远处通过多架无人机,把整个大楼里的火逐步灭掉。针对不同火情,无人机可搭载不同的灭火“导弹”。比如,如果火场没人,就可以使用“爆洒”型干粉弹头,快速抑制火源;如果有人,则须使用柔性喷洒方式处理火源,并在作业前把防毒面具、防火衣投给受困人员,保证其生命安全。

类似的,在之前的高层楼宇灭火导弹的基础上,中国航天科工集团的科研人员又研发出了新型森林灭火弹。据航天科工集团十院航天风华公司的技术人员介绍,新型森林灭火弹是采用航天技术,结合森林消防需求,自主研制的一种新型森林灭火产品。具有机动性强、投射距离远、覆盖面积大、大幅度降低森林火灾对灭火人员危害等特点,可有效扑灭800—1200米范围内不同情况下的森林、草原火灾,单发有效灭火面积达50平方米。同时,通过减小弹体直径,增加弹体长度和后张式尾翼等优化设计,在保证载药量和灭火效果的前提下,提高了弹体飞行的稳定性和弹着点的准确性。

“复兴号”高铁上也有航天元素。车体、前锥等部件的关键制造技术就来自中国航天科技集团。“复兴号”的铝合金车体是高铁列车的骨架,需要承受两车交会时产生的巨大空气压力波。为了攻克铝合金车体车钩座部件长直焊缝核心技术,航天科技集团八院149厂所属装备公司研制出了定梁龙门搅拌摩擦焊设备。实际上,搅拌摩擦焊,正是运载火箭贮箱制造的关键技术。同样,前锥是位于“复兴号”高铁车体最前端的玻璃钢壳体结构,在列车运行中能起到抗风载、抗冲击、引导气流、提供下压力等方面的作用,航天科技集团八院149厂所属复材公司,依托在航天复合材料领域的技术优势,突破了泡沫夹层结构共固化成型技术和持久有效的高强度表面涂层技术,研制出复合材料列车前锥产品,将航天复合材料的优良性能在高铁中发挥出来。

航天科技成果瞄准日常生活需求,提供便利和安全保障

基于北斗导航技术的智能眼镜为司机提供行路便利,依托航天技术研发人体安检仪……不少航天科技还能用于日常生活,非常接地气。

目前,大部分导航机器人都需要提前在指定位置进行标记或设定路径,无法在复杂环境中实现自主导航。航天科技集团五院科研团队设计出的小机器人,则能在人头攒动的环境中自主地躲避障碍,自主寻路。机器人采用了复杂环境自主导航技术,即便“眼”前的遮挡率超过60%,以及碰到人来人往无序走动的情况,也能自主躲避、从容前行。

科技人员介绍说,这种技术不仅将在生活中发挥巨大作用,还将为我国未来的火星探测等深空探测任务提供技术支持。火星离地球非常遥远,地面遥控操作难上加难,如果火星车具备很高的自主性与智能性,就更容易在较恶劣的条件下稳定运行,完成探测任务。

去年,航天人研发的穿戴式“空调背心”在社交网络上成为“网红”,最近中国航天科工二院206所团队又打造了一个便携式无源增氧呼吸装置——“生命卫士”应急逃生面罩。

科研人员告诉记者,“生命卫士”应急逃生面罩属于个人应急救援产品。这种针对火灾、爆炸、化学品溢出等灾害现场人员安全保障的新型装备,实现了小型化、便携式、内循环空气再生,可长时间提供安全可靠的呼吸防护,有效解决了过滤式逃生面罩“安全性能差”、消防呼吸器“重量大”“使用复杂”“效费比低”等痛点问题,具备消防战士火场救援、公众佩戴逃生自救等多重应急救援功效。

面罩重量约为1.45千克,使用时间分为15分钟、30分钟、45分钟三种,最长使用时间比传统的6.8升金属氧气罐还多一倍。面罩不仅具备很高的密封性,而且采用了耐高温阻燃材料,具有较强的环境适应性。

科研人员介绍说,就像航天员在太空使用的再生式循环系统,面罩可以将使用者呼出的气体转换成可再次呼吸的气体,整个循环不与外界进行气体交换,既为使用者提供安全稳定的氧气支持,也避免在火场吸入有毒有害气体。

标签: 航天科技军民融合

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