“問天”發(fā)射！浩瀚宇宙，實(shí)驗(yàn)艙如何照明？

7月24日，問天實(shí)驗(yàn)艙在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，這是我國(guó)空間站建造階段三個(gè)艙段中的第二個(gè)艙段，也是中國(guó)空間站的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙。

中國(guó)空間站“問天實(shí)驗(yàn)艙”是當(dāng)今世界現(xiàn)役最大單體載人航天艙段，其發(fā)射質(zhì)量23噸，軸向總長(zhǎng)17.9米，艙體最大直徑4.2米，較之“天和”重量和長(zhǎng)度都創(chuàng)造了單體載人航天器的“歷史記錄”。問天艙分為工作艙、氣閘艙、資源艙三部分，不僅配置了與“天和”一樣的航天員在軌生活的居住區(qū)和生活區(qū)，充分滿足航天員的“吃穿住行”。

此次“問天”任務(wù)，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院510所（以下簡(jiǎn)稱510所）研制的艙外投光照明子系統(tǒng)、照明設(shè)備等一系列火爆“單品”，將乘坐“問天”到達(dá)宇宙深處，發(fā)揮探索浩瀚星空的重要作用。

當(dāng)前，神舟十四號(hào)乘組的3名航天員正在中國(guó)空間站執(zhí)行任務(wù)，“問天”的到來(lái)也意味著中國(guó)空間站首次在有航天員的狀態(tài)下迎接航天器的來(lái)訪，這又將是一個(gè)見證歷史的重要時(shí)刻。

后續(xù)航天員還將首次從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙，艙外活動(dòng)的開展離不開“照明燈”，而510所研制的艙外投光照明子系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮重要作用。艙外投光照明子系統(tǒng)屬于復(fù)雜的艙外機(jī)、電、光一體化設(shè)備，由投光燈單元、云臺(tái)機(jī)構(gòu)、無(wú)源展開機(jī)構(gòu)及控制器組成，依靠多自由度云臺(tái)的方位角度、俯仰角度動(dòng)態(tài)特性提供空間站艙外的動(dòng)態(tài)照明、伴隨照明，用于支持航天員出艙活動(dòng)和監(jiān)視攝像。該設(shè)備在“問天”發(fā)射時(shí)為機(jī)構(gòu)折疊壓緊狀態(tài),在軌之后將轉(zhuǎn)換為機(jī)構(gòu)展開到位并鎖定狀態(tài)。該設(shè)備云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大，能實(shí)現(xiàn)“太空實(shí)驗(yàn)室”艙外不同照度需求下的亮度調(diào)整，并具備在軌維修功能。

為適應(yīng)艙外環(huán)境，如紫外輻照、總劑量輻照、原子氧輻照等，510所“艙外投光照明子系統(tǒng)”的研制團(tuán)隊(duì)分別從材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面開展攻關(guān)，在經(jīng)歷了一次次的失敗，一次次的重來(lái)之后，成功攻克了四大關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)出了能夠抵御空間輻照的燈體結(jié)構(gòu)以及光學(xué)照明系統(tǒng)，順利通過了特殊空間環(huán)境地面試驗(yàn)，保證了在軌長(zhǎng)時(shí)間高效率工作。其可在軌維修更換功能也是經(jīng)歷了多輪迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)，才得以實(shí)現(xiàn)的。510所研發(fā)的“艙外投光照明子系統(tǒng)”在“太空實(shí)驗(yàn)室”建成后將不僅為航天員長(zhǎng)期在軌駐留及開展艙外維修、科研活動(dòng)提供良好的照明，也為出艙活動(dòng)任務(wù)提供了美輪美奐的光影效果，我們看到的每一張“太空大片”都是通過它的默默打光得以呈現(xiàn)的。

空間站是長(zhǎng)期在軌駐留的載人飛行器，航天員在艙內(nèi)工作、生活及出艙活動(dòng)都離不開照明設(shè)備。510所承擔(dān)了“問天實(shí)驗(yàn)艙”大部分照明產(chǎn)品研制工作，配套照明類產(chǎn)品共計(jì)7種，36余臺(tái)/套。其中全新設(shè)計(jì)的照明產(chǎn)品主要包括情景照明產(chǎn)品、便攜照明產(chǎn)品和艙外泛光照明產(chǎn)品。

艙內(nèi)情景照明產(chǎn)品包括通道照明、生活照明、閱讀照明、維修用頭燈、照明控制器等5類20余臺(tái)產(chǎn)品。這是我國(guó)首次在空間飛行器上應(yīng)用情景模式可調(diào)照明技術(shù)，也是全球首次在大型載人航天器內(nèi)部全范圍應(yīng)用情景照明技術(shù)。由于航天員長(zhǎng)期在軌生活，以前載人飛船單一的照明模式會(huì)造成航天員工作效率降低，生物鐘紊亂以及睡眠障礙等問題，情景照明產(chǎn)品通過對(duì)色溫、亮度、照明區(qū)域的可控調(diào)節(jié)，可解決上述問題。照明模式可精確到工作模式、就餐模式、娛樂模式、睡眠模式等；照明區(qū)域也可細(xì)分為工作區(qū)、生活區(qū)、閱讀區(qū)、維修區(qū)等；操作方式包括手持移動(dòng)設(shè)備Wi-Fi無(wú)線控制、照明開關(guān)板有線控制等，這些設(shè)計(jì)都極大地提升了航天員在軌工作、生活的便利性和舒適性。

空間站便攜照明設(shè)備主要用于艙外精準(zhǔn)維修照明和艙內(nèi)母線掉電時(shí)航天員轉(zhuǎn)艙或逃逸的應(yīng)急照明，目前在國(guó)外空間領(lǐng)域并無(wú)同類產(chǎn)品。便攜照明設(shè)備滿足了在艙內(nèi)、艙外工況下連續(xù)工作6小時(shí)的苛刻需求，也是國(guó)內(nèi)首次將鋰電池應(yīng)用于艙外便攜式產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。針對(duì)鋰電池短路可能導(dǎo)致的起火、爆炸問題，510所研制的“便攜照明設(shè)備”采取了多項(xiàng)技術(shù)，確保了鋰電池空間應(yīng)用的可靠性。

艙外泛光照明提供航天員出艙時(shí)行走路徑上的輔助泛光照明以及艙外攝像照明。是我國(guó)首次在軌應(yīng)用的艙外空間環(huán)境長(zhǎng)壽命照明產(chǎn)品。它的研制攻克解決了空間電離總劑量輻照環(huán)境、紫外輻照環(huán)境、原子氧腐蝕環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間耐受的技術(shù)難題，讓航天員在地球的陰影區(qū)也能正常進(jìn)行艙外活動(dòng)。除此之外，問天艙照明產(chǎn)品還有報(bào)警燈、專用照明燈、專用照明控制板等特殊場(chǎng)景燈具，它們共同構(gòu)建了一個(gè)明亮、舒適的中國(guó)空間站光環(huán)境。

在空間站“問天”發(fā)射任務(wù)中，510所繼續(xù)發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，集全所科研力量再次出擊，用科技創(chuàng)新精神引領(lǐng)科研工作，以腳踏實(shí)地團(tuán)結(jié)協(xié)作的品格，為我國(guó)航天事業(yè)的空間站建設(shè)貢獻(xiàn)了屬于510所的磅礴力量。