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从东方红1号的成功发射，到神舟七号的遨游太空，从第一首中国歌曲在太空奏响，到在浩瀚太空留下中国人漫步的身影，中华民族几千年的飞天梦，正被一次又一次地实现和超越，每一次都被定格为永恒的瞬间，被中华儿女世代铭记。 推动中国航天事业不断创造历史的是我国不断发展的科学技术。在我国航天事业中，不管是火箭、卫星、飞船的制造，还是发射、运行、返回各个环节，都离不开计量科学技术提供的技术基础保障作用。可以说，在航天事业中，长度、热学、力学、声学、光学、电磁、无线电、时间、频率、电离辐射等10大计量都大有用武之地。 神舟七号与之前发射的神舟系列飞船相比又有了很多技术上的改进，不断追求高精度、高准确度的计量科技的基础保障作用更是表现得淋漓尽致。 速度计量 紧连发射与着陆 托举神舟七号飞船上天的长征二号Ｆ型火箭，与3年前送“神六”上天的那枚相比，有36项技术改动，可靠性评估值从原来的0.97提升到0.98，航天员安全性指标达到0.997，乘坐的舒适性也得到了进一步改善。但是，不管执行任务的是哪个型号的火箭，要实现火箭的成功发射，必须符合一定的速度计量标准。卫星进入轨道的过程中，要摆脱地球的引力，其速度必须达到每秒11.2公里；要使卫星能围绕地球运转，卫星运行的速度必须达到每秒7.9公里；要使航天器脱离太阳系，其速度必须达到每秒16.7公里。“神七”的成功发射，当然必须符合上述速度计量标准。 飞船在降落时，将以每秒数千米的速度进入大气层，在大气阻力的作用下，速度会迅速下降。距地球15公里左右的高度时，飞船速度将稳定在每秒200米左右。如果飞船以这样的速度冲向地面，返回舱里的航天员就如同从100层高楼上飞身直下，其后果不堪设想。这时就要依靠降落伞把速度降下来。当下降到10公里高度时，返回舱可自动打开伞舱盖，带出引导伞，引导伞再拉出减速伞，减速伞工作16秒时，与返回舱分离，同时拉出主伞，主伞使返回舱下降速度减至每秒8米至10米。飞船若以每秒8米的速度着陆，冲击力可能将航天员的脊柱震断。这时，飞船在即将着陆的一瞬间，也就是距地面1米时，反推火箭发动机点燃，向地面喷出气体，以减轻返回舱的落地速度，使返回舱速度减至每秒两米以内，航天员就可以安全着陆。在这一系列返回动作中，准确的速度计量保证了航天员的生命安全。 测控技术 测天测地测飞船 与场面壮观的发射场相比，测控通信的确是个太抽象的概念，看不见，摸不着，闻不到。测控任务主要是跟踪和获取航天器的各种信息，进行计算处理和分析，对航天器进行控制和管理。测控可分为两部分，即外测和内测。外测主要是对航天器在空间的位置进行测量。具体地说就是，测航天器当前时刻在什么位置、运行轨迹等。内测又称遥测，主要是测量飞船内部各种船载设备、仪器的状态，监测航天员的生理状况，以什么姿态在运行等。 由于这次“神七”执行的任务有很多新变化、新特点，特别是巨大的在轨出舱风险对测控通信技术提出了更高要求，指挥部特地增加了海上测控和地面测控点的数量。特别值得关注的是本次执行海上测控任务的5艘“‘远望’号”测量船，它们不仅要承担与以往飞船任务相同的太阳帆板展开、变轨、轨道维持、返回制动等关键控制任务，还要为航天员出舱前后轨道舱泄压、复压等提供测控支持并监视出舱活动过程。 为了提高轨道精度，我国创建了一套航天测控轨道的计量方法，精度可以控制在米量级，使我国航天器返回舱着陆精度由10公里提高到1公里以内；采用改进了的卫星定姿模型，使我国卫星姿态控制精确到0.1度，达到国际领先水平；对飞船着陆前5到7天内的浅层风力作出准确预报，可以预测飞船着陆时离地面300米以下的气候条件，预报准确率达到85％以上，这在国际上也是罕见的。 时间计量 确保飞船准确定位 在火箭、飞船等航天技术中，对时间计量的要求极高，在目前使用的7个基本计量单位中，时间计量是宇宙间测量精度最高的物理量。目前，我国的时间测量精度已经可以达到600万年不差1秒，处于世界领先水平。 火箭在启动发射时喷出的火焰，在100多秒的时间要燃烧掉数千万美元的燃料，可见燃料是多么昂贵。燃料的多少需要精确计量，装多了不但浪费能源、金钱，而且对火箭的入轨产生影响；装少了不能托送飞船到达预定位置。火箭载着飞船飞向蓝天时，要经历助推器分离，一级、二级火箭分离、整流罩分离、逃逸塔分离，最终实现“神七”飞船成功与火箭分离。实现上述分离入轨后，飞船进入预定轨道绕地球飞行。整个过程中，每一个环节都需要精密的时间计量，否则就无法实现自动控制，也就不能实现飞船与火箭准时分离并入轨，更不能实现精密定轨，飞船的位置就不能准确定位。计量、测量越精确，飞船的定位就越精准。 力值测量 振动“神七”翅膀 在载人航天工程中，共有航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、着陆场和航天测控与通信七大系统。“神七”的成功发射和安全返回同样离不开这七大系统的密切配合。在这七大系统中，力值和扭矩的测量随处可见，尤其在运载火箭和载人飞船两大系统中，应用得更加广泛。 火箭承担着运输飞船上天的任务，因此，火箭发动机的推力大小就显得格外重要。火箭发动机推力的测量、飞船变轨发动机推力的测量、飞船姿态控制发动机推力的测量……可以说，离开了精准的力值测量，“神七”的成功升空无从谈起。 另外，在火箭推进剂加注过程中，对推进剂加注量的监测需要称重传感器的准确测量；在火箭和飞船的研制过程中，各结构件都须进行强度试验，需要使用大量的材料试验机来完成。而这些传感器、试验机都必须检定合格后才能使用，它们最终都要溯源到我国的国家计量基准，从而才能进行准确的力值传递。 扭矩测量与力值测量同样重要。众所周知，在火箭和飞船上，有大量的紧固螺栓和螺钉，它们把火箭和飞船连在一起，把众多的零部件和仪器连在一起。而这些紧固螺栓和螺钉都需要用扭力扳子拧紧，而扭力扳子必须经过计量检定合格。螺钉虽小，但作用很大，它有可能决定着飞船发射的成败以及飞船能否按时返回。 精确的计量不仅可以保障可靠的性能，而且可以节约成本、提高效率。根据有关资料，当某种型号火箭发动机推力测量的总体误差从2%减少到0.5%，就可少用10套发动机进行试验，这样既可节省上千万元经费，又可缩短研制周期。 防辐射计量 挡住“太空杀手” 此次“神七”飞天，我国自主研制的“飞天”航天服是一大亮点。由于宇航员要出舱进行太空行走，“飞天”舱外航天服必须比以往的舱内航天服具备更高的要求。据了解，由于出舱的航天员可能会遇到向着太阳的一面是200℃以上高温、背着太阳的一面是摄氏零度以下低温的情况，这种骤冷、骤热的变化要求航天服必须使用特殊的材料及防护层；而且，出舱宇航员还有可能受到太空微流星体的碰撞。所以舱外航天服必须具有高强度、耐高温、抗撞击、防辐射等特性。 具有神奇功能的航天服的性能指标直接关系到宇航员的生命健康，无论哪个物理性能不达标都可能给宇航员带来极其严重的后果。以防辐射为例，太空中的“隐形杀手”———辐射主要来自6个方面，航天辐射、乘员舱化学污染、温度聚变、航天噪声、航天振动和冲击、超重及失重。太空中的辐射环境包括电磁辐射和电离辐射。一般来说，电磁辐射包括无线电波、微波、红外、可见光、紫外线等，但贯穿物体的能力弱一些，对人体的伤害较小；电离辐射可直接或间接地使物质电离或激发，贯穿物质的能力较强，能使物体材料及生物细胞受到损害，对载人航天有较大的影响。准确计量和探测太空宇宙射线，为航天飞船进入太空、宇航员出舱行走提供科学数据是电离辐射计量研究的任务。 为了保证航天员的安全，计量科学研究人员曾为我国航天载人飞船的空间辐射测试仪器和X射线无损探伤设备进行检定校准，确保飞船空间辐射测试仪器的准确可靠。根据卫星搭载的热释光探测器及其他相关方法的测量结果显示，来自银河系宇宙辐射和太阳质子、高能带电粒子辐射，其辐射强度随飞行时间和飞行区域轨道而变化，强大的宇宙空间辐射会对飞船中航天员的身心健康带来伤害。电离辐射计量工作人员为我国航天飞船的设计、建立宇宙空间电离辐射系统以及航天飞船舱内外及航天员个人在飞行过程中的辐射水平进行了计量研究，提供了可靠的科学依据。 快讯 航天远洋测量突破五大难题 正在太平洋执行神舟七号飞船海上测控任务的我国新一代航天远洋测量船——远望五号、六号船，突破５大难题，确保航天测量达到国际先进水平。 ——突破设计建造难题。新测量船的Ｃ频段微波统一测控系统和Ｃ频段脉冲雷达共用一套天伺馈系统，有效节省了甲板面积和建造经费；统一测控系统基带和数字跟踪接收机采用通用硬件平台和可重构技术，设备自动化程度高，适应性和可扩展性好；采用光纤作为传输介质的综合业务传输平台，集数据接收、交换、传输于一体，传输信息种类多，实时性好。 ———有效解决测控设备精度无法鉴定难题。传统测控设备精度必须通过海上精度校飞等方法才能得到可靠验证，耗时、耗力、耗财。新一代测量船利用ＳＬＲ（卫星激光测距）技术，在及时发现解决设备存在的深层次问题的同时，可以有效验证测控设备精度。 ——有效解决工况设计效率不高难题。传统的工况设计存在操作过程复杂、计算速度较慢、输出数据不直观等不足，导致工况设计效率不高。针对神舟七号及后续载人飞船任务，新测量船既能满足应急情况下快速进行工况设计的要求，又能通过仿真手段验证工况设计结果正确性，有效提高了工况设计的快速性和准确性。 ——有效解决船内Ｑ支路数据无法监测难题。ＵＳＢ数传Ｑ支路数据是地面接收飞船的高速数据流，包含着航天员生理遥测、下行编码话音、有效载荷数据等大量的关键信息。历次飞船任务中，ＵＳＢ数传Ｑ支路数据是测控站内部唯一无法实施有效监测的飞船信息。新一代测量船攻克测控与通信两大领域的多项技术难题，研制出设计先进、通用性强、可靠性强、功能完善的ＵＳＢ数传Ｑ支路数据监测设备。 ——解决天地对接中存在的重大问题。载人飞船任务中，ＵＳＢ上行话音担负着指挥中心对航天员实施调度指挥和话音沟通的重要任务。在进行神舟七号任务准备时，出现了测量船新研制设备与飞船原有设备接口不匹配问题。中国卫星海上测控部工程技术人员在新一代测量船上进行相关试验，对担负信息传递的２０余根电缆每对芯线的连接关系都进行了详细检测，分析测试了几十种不同组合数据时钟的极性、时序关系，并对测试数据进行逐组分析比对。（新华社电） 快讯 三度深入太空记录“中国时间” 随着我国神舟七号载人飞船成功发射升空，翟志刚、刘伯明、景海鹏三位航天员在太空的每一分每一秒都引起世人关注。据记者了解，继“神五”、“神六”之后，“神七”航天员佩戴的专用表同样是由深圳飞亚达（集团）股份有限公司自主研发制造的。 众所周知，太空环境恶劣复杂，航天员如何在真空、漆黑、温差巨大的条件下准确掌握时间，成为航天工程中的一项关键技术。航天专用表的高性能要求，超乎一般人想象。它不仅要承受强磁和强震动，还要经受高能辐射、温差、微流星撞击等威胁。 早在２００３年１０月，中国航天英雄杨利伟就佩戴飞亚达公司提供的专用航天表，实现千年飞天梦。２００５年１０月，“神六”航天员费俊龙、聂海胜同样佩戴飞亚达航天表，历时１１５小时３２分钟，圆满完成了太空任务。由于“神七”航天计划比前两次更加复杂，所以每位航天员佩戴的航天表综合性能要更为强大、各方面表现要更加突出。 经过飞亚达公司技术人员3年攻关研制，“神七”航天表实现了一项重大突破：所用机芯为国内首枚自主研发设计的机械机芯，精确度、耐温差、防磁等性能指标达到国际领先水平。 据了解，为了协助航天员精准掌握太空漫游时间，“神七”航天表设计了特殊累计计时功能和AM/PM时间显示。飞亚达航天表项目负责人介绍说：“累积计时功能将帮助航天员了解任务执行时间、掌握执行进度，而AM/PM时间显示让航天员在漆黑的太空中，清楚地知道地球的昼夜之分，不至于打乱原来的生活规律和生物钟。”（傅江平） 快讯 搜救系统服务平台在武汉研制成功 遨游太空的神七飞船，在返回落地的40秒时间内，即被电脑绘制出路径搜救图。这是由武汉中地数码公司为神七飞船提供的数字地图软件平台。 一直为神七飞船提供搜救系统服务平台的中地数码公司，根据此次搜寻返回舱将以空中搜寻为主的方式，研制了最新的软件平台。这套系统将为神七的搜救工作提供更快、更精准的路径计算。 据中地数码公司负责人介绍，专业人员按照对搜寻地理信息系统提供数据的更高要求，升级开发出神七飞船搜救系统服务平台。这个平台管理着落场周边的地理空间、气象等信息，并对飞船的返回情况进行直观的三维显示。当三维数据输入后，搜救直升机、搜救车辆的信号数据叠加上去，就能很直观地实时显示其位置及行驶路线。 当系统平台捕获到飞船返回舱落点位置后，再根据飞船返回落点，迅速提供着陆点的地形、地貌信息，40秒后电脑将绘制出搜救部队最佳行驶路线和备份路线及搜索救援行动所需要的资源。 《中国质量报》 | 
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