【科创上海】给神舟十四号穿上“护甲”，为宇航员提供舱内照明，离不开上海多家研究所努力
日期：
2022-06-10
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2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船成功发射。中国科学院上海分院多家研究所成果应用于神舟十四号载人飞船任务。宇宙空间是一个极高真空环境，航天器与外部环境的热交换只有热辐射一种方式，没有热传导，也没有热对流。当太阳直接照射到航天器表面，如果没有加防护层，温度会很快升到100摄氏度以上，而在太阳照射不到的区域，温度又会降到零下100摄氏度以下。因此，每个航天器上都有一套经过精密计算、设计的热控制系统，包含热控涂层、热防护材料以及热管等。不管外部环境变化多么剧烈，这套系统都能使航天器内部维持在合适的温度范围，保证舱内航天员安全和仪器设备正常工作。在航空航天队伍里，上海硅酸盐所正是给航天器穿上全方位“护甲”的行家里手。此次神舟十四号发射任务中，上海硅酸盐研究所研制的长寿命无机热控涂层、耐高温隔热材料与组件、返回舱舷窗防烧蚀污染涂层、舱内通道照明和仪器仪表等多种载荷表面高辐射热控涂层、舷窗玻璃及光学涂层、返回舱防热天线窗等十余种涂层与部件得到应用。研制的高温压电陶瓷应用于长征二号F遥十四运载火箭遥测系统。上海硅酸盐所是国内最早开展特种无机热控涂层材料研究的单位，自我国第一颗人造卫星“东方红一号”开始，他们承担了我国几乎所有型号航天器用特种无机热控涂层的研制和生产任务，多种涂层与材料解决了“卡脖子”问题，先后完成了60余种不同比值无机热控涂层材料的研发和自主可控制备，成功应用于风云系列卫星、载人航天工程、探月工程、北斗组网卫星、火星探测“天问一号”以及空间站等多个国家重大型号。航天器在太空工作的空间热环境非常极端。航天器进入轨道后，处于地球大气层以外的超高真空空间环境，朝向太阳的表面温度非常高，而背向太阳的表面则非常低。为了保证仪器设备表面温度处于正常工作状态，航天器设计师常通过在航天器外表面使用不同太阳吸收率和热辐射率的涂层来调节其热平衡温度，以保证其在合适的使用温度内工作。中国科学院上海有机化学研究所是我国系统研制有机温控涂层的唯一单位。此次任务中，上海有机化学研究所研制的有机温控涂层、导航用陀螺油助力神舟十四号成功发射。上海有机所是我国研制及批量生产高比重、高粘度氟油的重要单位，实现了我国在液浮导航系统关键原材料的全方位自主可控；有机温控涂层研制组是上世纪六十年代为满足我国第一颗人造卫星“东方红一号”研制而成立的。几十年来，几代科研人员克服了大量技术和装备上的困难，研制出几十种不同用途的有机温控涂层，应用于我国已发射和在研的各类卫星和航天器型号上。本次任务中，上海技术物理研究所承担研制交会对接灯、轨道舱照明灯和返回舱照明灯等光电产品。交会对接灯配置在载人运输飞船舱外，在交会对接过程中，为飞船的制导、导航与控制分系统的摄像机拍摄提供照明。轨道舱照明灯和返回舱照明灯为宇航员在舱内工作生活提供照明。相比传统照明产品，空间LED照明系统具有寿命长、体积小、效率高、抗震性能佳、响应速率快、驱动电压低等优点，是太空照明的理想方案。上海技术物理研究所先后为神舟七号到十三号载人飞船，天宫一号、二号，天舟一号等载人航天任务和实践系列卫星研制空间LED照明系统。其中，神舟七号飞船上用于航天员出舱行走以及太空图像拍摄的照明系统，是世界上第一次使用LED光源作为载人航天器的照明系统，也是我国首个用于太空舱外的照明系统。近20年来，上海技物所空间照明团队接续奋斗，产品功能从白光照明扩展到植物培养、可见光通信、杀菌消毒、定标光源等领域，光谱也从可见光扩展到覆盖紫外、可见光、近红外等波段。团队目前正有序推进神舟飞船后续任务航天照明产品研制，将持续在未来几年为载人航天工程任务提供高可靠的航天照明产品。
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