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用知识产权打造“太空之家”

来源:人民网作者:赵建国发布时间:2018/11/22 8:52:32

“‘天宫二号’游星空,大地神州月色明。科技腾飞中国梦,举杯欢颂庆和平。”9月15日,在中国传统佳节中秋之夜发射升空的“天宫二号”空间实验室,如今正以每秒8千米的速度运行在轨道上,如果在地球上看,它就像一颗美丽的星辰,映射出迷人的光彩。


9月25日,“天宫二号”成功进行了两次轨道调整,正式进入预定轨道,静静等候着“神舟十一号”载人飞船10月中旬前来交会对接。


“‘天宫二号’是我国第一个真正意义上完全自主知识产权的太空实验室,标志着我国载人航天工程进入到应用发展的新阶段。”中国载人航天工程办公室副主任武平表示。


太空闪耀“中国创造”


“‘天宫二号’从外到内全部是自主知识产权的结晶。”中国航天科技集团五院“天宫二号”总设计师朱枞鹏告诉记者,“天宫二号”针对此前“天宫一号”运行中暴露的瑕疵,集智攻关,用知识产权“神器”武装这个“太空之家”,显著提升了它的性能和智能化程度。


据介绍,“天宫二号”的自主创新有三大亮点,之一是“太空加油”。“天宫二号”为了维持相对稳定的轨道高度需要消耗大量的燃料。为了解决燃料补给的问题,航天科技集团自主研发了“在轨补加”系列专利,运用这些技术,可以实现空间飞行器在太空边飞行边“加油”,这极大地提高了空间飞行器在轨运行时间。并且在起飞前只加半箱“油”,节省的重量可以携带更多的载荷和航天员的生活物资。目前,我国是世界上在俄罗斯之后第二个掌握这项技术的国家。


亮点之二是自主研发的“定海神针”,学名是控制力矩陀螺,如同有了自动驾驶的“方向盘”。作为空间飞行器姿态机动与姿态稳定的控制部件,它用于长寿命的三轴稳定卫星或空间站,实现对空间飞行器姿态的控制。此次,我国自主研发的控制力矩陀螺,比“天宫一号”所用的有了进一步的改进,新一代专利产品首次用于“天宫二号”,这使我国成为世界上除了美国和俄罗斯之外第三个掌握该技术的国家,也是我国空间机电执行部件发展的一个里程碑。


亮点之三是专利模块化维修技术。我国科技人员运用创新思维,对“天宫二号”的供配电、热控、数据管理等系统实现了高度集成化模块设计,打造出了如同U盘使用的“插拔式”的结构设计,如果某个模块出现问题征兆自动报警,可以迅速实现“插拔式”维修更换。


此外,“天宫二号”首次使用了我国自主知识产权的控制计算机系统和自主研发的SpaceOS2操作系统,它就像智能化的“大脑”,可以对航天器飞行轨道、姿态调整、运行状态进行智能化诊断,以及执行遥测下传、地面遥控指令,可同时管理运行数十个任务,并具备从多台互为备份的计算机中发现错误、下达正确指令的“容错”功能,使多台计算机在故障时可实现无缝切换。


航天产业创新发展


从“高分系列”“北斗系列”“嫦娥系列”卫星,到“神舟”“天宫”航天器,再到“长征系列”运载火箭,近年来,我国航天产业在自主知识产权的轨道上正加速前行。


今年恰逢我国航天事业创建60周年。60年来,我国航天产业从无到有,从小到大,已经成为具有战略意义的高科技产业,创造了以“两弹一星”、载人航天、探月工程为标志的辉煌成就,实现了快速发展。截至目前,我国卫星研制与发射能力已步入世界先进行列,拥有自主知识产权在轨稳定运行的各类卫星达130余颗。



按照我国航天产业发展规划,“十三五”及未来一段时期,中国航天将培育“互联网+卫星应用”新业态,取得一批空间科学原创性成果,推动航天立法及航天法规体系建设,以自主知识产权支撑航天产业创新发展。目标是到2020年左右,完成载人航天、探月工程、北斗导航、高分辨率对地观测系统等现有的重大科技专项;2025年前后,全面建成国家民用空间基础设施,推动空间信息应用规模化、业务化、产业化发展;2030年实现整体跃升,跻身世界航天强国之列,以航天梦助力中国梦。


10月中旬,中国两名航天员将乘坐“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”对接,并在其中工作和生活30天,再次刷新在“天宫一号”中驻扎15天的中国纪录。实验任务中,有一项“量子密钥分配专项”实验,以实现空地间实用化的量子密钥分配为目标,通过天上发射一个个单光子并在地面接收,生成理论上不可破解的量子密钥。该实验所使用的设备是由中国科学技术大学和中国科学院联合研制的世界首创的专利产品。据介绍,用来生成量子密钥的光子需要精准地打在地面站直径1米的望远镜上,就如同在一列全速行驶的高铁上,把一枚枚硬币准确地投到10公里以外的一个固定的矿泉水瓶里,难度可想而知。


“空间实验室任务完成后,我国将进入空间站建设阶段,将建造一个具有时代技术特征和中国特色、完全自主知识产权的中国空间站。”中国载人航天工程总设计师周建平在接受记者采访时表示,2018年前后,我国将发射空间站核心舱,此举将使“中国创造”在太空中闪耀出更加璀璨的光芒。