逐梦天河,中国高校从不缺席!

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  在全民关注奥运会期间,你们是否还记得在太空中“出差”的那三位同胞?
  2021年4月29日天和核心舱成功发射,2021年6月17日神舟十二号搭载聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员成功奔向中国空间站,这标志着中国载人航天工程“三步走”战略最后一步的实现迈出了一大步。
  从神舟一号到神舟十二号,在载人航天的道路上,中国人民从未停止过前进的脚步。在开启探索茫茫宇宙的“副本”背后,是中国航天团队日复一日的付出。而高校作为输送航天工程人才、技术的重要阵地,在其中发挥着重要的作用。
  国防科技大学
  国防科技大学的前身是1953年创建于哈尔滨的中国人民解放军军事工程学院,是我国国防科技自主创新高地,承担着航空航天、先进武器装备等国防关键技术研究的重要任务。在天宫空间站的研制和保障任务中,国防科技大学科研团队参与了多个重要项目,为中国航天事业贡献出“科大力量”。
  国防科技大学空天科学学院罗亚中教授团队参与了天宫空间站运营任务规划系统的研制工作。该系统是实施空间站建造与运营的核心地面系统,为天宫空间站的研制和保障提供了核心指导。
  空间站的建设和运行过程中会受到各种太空环境要素的直接影响,为了保障空间站航天器关键元器件载荷的性能以及航天员的健康和测控系统的可靠性,国防科技大学气象海洋学院太空环境感知与应用团队重点围绕太阳风暴、高能粒子、地球中高层大气和电离层等关于太空环境预报预警、效应评估及辅助决策开展系列工作,开发出地球电离层、行星际等模型,为测控雷达修正、探测器效能评估、任务规划等提供辅助决策信息,为空间站安全运行和效能发挥做出“科大贡献”。
  西北工业大学
  西北工业大学是一所以发展航空、航天、航海(三航)等领域人才培养和科学研究为特色的大学,聚焦国家战略需求和世界科技前沿,为我国国防科技事业的发展贡献了巨大力量。
  在天宫空间站的研制任务中,西北工业大学苟秉宸教授的载人航天工业设计团队承担了空间站核心舱、梦天舱以及舱载单机设备的工业设计和人机工效等任务。天宫空间站核心舱的设计需要运用现代设计的理念和方法,这对研发团队来说是一次全新的挑战。最终,天和核心舱的手脚限位器、防火布,以及包括显示器、控制器、照明系统在内的内部布局设计基本都采用了西北工业大学在天宫一号设计时提交的版本,可以说凡是和航天员相关的手持设备和显示页面都采用了西北工业大学研发团队的设计。此外,团队还参与设计搭建了“空间站核心舱”的1∶1演示验证舱,在空间站核心舱最终的研制定型方面起到重要作用。
  西北工业大学物理科学与技术学院魏炳波院士团队则承担了天宫空间站应用任务中的空间材料科学实验项目。具体来说,这项实验是利用核心舱内装载的无容器材料科学实验平台,开展空间环境中深过冷金属熔体的热物理性质测定及快速晶体生长研究。该项目的实施能够促进人们对微重力条件下材料性质和相变过程的理解,为系统开展后续空间材料科学研究奠定基础。
  东华大学
  东华大学的前身华东纺织工学院从1951年建校伊始就肩负着纺织强国的使命,如今其纺织专业已不仅局限于传统纺织业,而是延伸至航空航天、重大建筑工程、环境保护等领域。此次神舟十二号航天员在太空和地面工作生活全过程的系列专用服装,就是出自东华大学研发团队之手。
  早在2006年,东华大学为航天员出舱研制的“舱外航天服外层防护材料”就入选“中国高校十大科技进展”。从神舟十一号到神舟十二号,东华大学航天员服装研发设计团队囊括了航天员的全系列工作服装,包括航天员在空间站工作生活的工作服、锻炼服、休闲服、失重防护服、睡具等多个种类。这些服装的功能各不相同,有的能够帮助航天员在长时间的太空飞行中对抗失重导致的肌肉萎缩,有的还能起到调节航天员情绪的作用。而在复杂的太空环境中,这些功能性服装更是一丝一毫的错误都不能出现,特殊部位的尺寸误差超过2毫米就要返工,因此研发团队丝毫不敢大意,每一种服装的出产都会经历各种拟态测试。为了模拟太空中的失重狀态,团队专门设计了“着装失重感觉模拟舱”,模拟测量航天员在失重操作状态下服装的表现及航天员生理、心理感受。
  最终,东华大学的“科技+设计”成功陪伴着航天员们踏上太空征程,向世人展现了中国航天员的风貌。
  郑州大学
  合并了原化工部直属的重点院校郑州工业大学的郑州大学,在神舟系列航天员出舱面窗关键防护装置研究、磁约束热核聚变基础理论研究等领域取得了突破性成果。此次神舟十二号航天员身着的出舱航天服上的面窗组件正是由郑州大学承担研发的。
  面窗组件是航天员在太空活动时观察外界的窗口,是航天员的“眼睛”。它可不是一个普通的头盔上的面窗。由于太空中有苛刻的温差条件,还有数不清的不可预料的危险,哪怕面窗上出现任何一道细小的裂纹,都有可能让航天员面临生命危险。因此这对航天面窗的材料和设计提出了异常苛刻的要求。
  2005年以来,郑州大学国家橡塑模具工程研究中心经过科研攻关,突破了航天和军工塑料制品的成型和模具技术,成功研制出太空工作站用新一代航天服面窗、新型战机光电作战头盔护目镜等关键防护装置,为神舟系列飞船与天宫空间实验室交会对接飞行任务的圆满完成做出重要贡献,荣获“中国载人航天工程突出贡献奖”。新一代主体面窗分为四层结构:里层为压力面窗;中间层充氮,起到隔热和防结雾的作用;外层为可更换防护面窗;最外层为滤光面窗,航天员可根据自身位于阳照区或阴影区的位置来放下或者打开滤光面窗,防止光线射入眼睛。
  郑州大学用自己的硬实力,为航天员“顶住压力”,为中国航天事业的发展贡献力量。
  北京理工大学
  在中国载人航天的道路上,无数航天人为之呕心沥血、刻苦钻研,其中以“延安根、军工魂”为传承的北京理工大学团队从未缺席。
  在天宫空间站的研制和对接过程中,北京理工大学研究团队研制了交会对接微波雷达信号处理机和微波应答机信号处理机,为天和核心舱与载人飞船、货运飞船、实验舱的系列空间交会对接任务提供相对定位测量信息。针对空间站发射及在轨运行的火工装备设计需求,北京理工大学研究团队对长征五号运载火箭发动机点火器可靠性设计开展了仿真验证及可靠性建模理论研究,先后参与了飞船舱外航天服背包定力安装试验、货运飞船舱内大型货物安装工装设计与仿真等工作,为空间站发射任务的顺利实施提供了先进的火工理论支持。
  此外,还有众多北京理工大学校友为天和核心舱的发射做出了突出贡献,如空间站系统副总指挥敬铮,他在空间站系统研制过程中负责整个项目的管理工作;如空间站系统副总设计师朱光辰,他组织完成了空间站的总体布局设计、总装设计、结构设计工作。他们将在我国航天史上留下浓墨重彩的一笔!
  哈尔滨工业大学
  哈尔滨工业大学自建校以来一直坚持立足航天、服务国防,创立了中国高校第一个航天学院,曾获“中国载人航天工程协作贡献奖”“中国载人航天工程突出贡献集体奖”等多个奖项。
  天宫空间站天和核心舱是我国目前研制最大的航天器,由于它计划在轨运行时间长达15年,因此它遭受空间碎片撞击的概率相对较高,运行安全受到威胁。哈尔滨工业大学航天学院庞宝君教授团队毅然接受了这个挑战。团队历时7年,进行了百余次小尺寸试件及近两百次大尺寸舱壁结构件超高速撞击试验,确定感知识别关键参数,完成了样本库建立及定位算法优化,成功研究出空间碎片撞击在轨感知技术。这项技术可在舱体遭到空间碎片撞击时,为航天员和地面控制人员及时采取应对措施提供依据,保护航天员的安全。
  此外,哈尔滨工业大学化工与化学学院黄玉东教授团队完成了神舟十二号逃逸系统发动机喷管扩散段关键技术的研制任务,极大地提升了发动机喷管的质量可靠性和安全性,为保证航天员的生命安全奠定了坚实的基础。
  有这么一所理工强校、航天名校作为坚实后盾,相信中国航天事业一定能越走越远!
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