浅述航空航天发展史(航天员随身携带着的航空科技)
10月16日,神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。他们将开启为期6个月的在轨驻留。好奇心强的小伙伴可能会问,他们在天上都戴啥表?爱美的女航天员,表又有啥不同?今天,答案来了——
他们佩戴的是航空工业旗下飞亚达专门为载人航天任务研制的航天员专用手表。自神舟五号开始至今,飞亚达航天表已经8次进入太空。
航天员专用手表长啥样?
航天员专用手表搭配飞亚达自主机械机芯,具备多功能计时功能,腕表独特的AM/PM显示框,能够方便航天员在日夜混沌中及时辨识地球时间;以45分钟为计时单位的“特征计时”,已成为飞亚达航天系列独有标志,该功能本是针对太空飞行任务而设置,以蓝色和绿色的扇面警示任务完成的进度;还有100米防水等性能,都确保航天员能分秒不差地完成每一项严谨操作。
航天员专用手表有啥要求?
身手不凡 众望所系
舱外航天服手表佩戴在舱外航天服外,直接面对复杂和严酷的太空工作环境,包括太空温度环境、辐射及磁环境、力学环境和真空环境等。
太空是一个温度为4K,吸收系数为1的冷黑空间,全日照时温度最高,处于阴影时温度最低。航天器绕地球运行,处于温度交变的环境中,温度范围在-100~80℃之间,舱外航天服手表也需要承受相应的温度环境。
太阳是一个强大的辐射源,它的辐射包括γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等各种波长的电磁波。对载人航天构成较大辐射危险的是伴随太阳爆炸的太阳宇宙辐射。地球和近地空间存在磁场,称地磁场。在高空的地磁场如同一个放在地球中心的磁偶极子产生的磁场。舱外航天服手表佩戴在舱外航天服外,直接面对太空中的辐射环境和磁环境,须通过防磁屏蔽隔绝太空辐射环境和磁环境对其的影响。
航天器在起飞着陆阶段会受到不同状态的振动、随机振动和不同的加速度影响。正弦振动环境是由飞行期间在运载工具或航天器上所产生的正弦载荷和窄带随机外力所引起的。随机振动环境主要是由于起飞声场、气动力激振和结构传递的振动、返回舱再入和着陆环境所引起的。载人航天器在发射和返回,或者逃逸救生时会产生最大加速度(过载),最大可达10g以上。舱外航天服手表在起飞着陆阶段需跟随飞船承受各种振动、冲击和加速度环境。
载人航天器运行轨道是高度数百公里的轨道,大气密度稀薄到只有地面的十亿分之一,其真空环境真空度在10^-5Pa以下。舱外航天服手表除了正常防水气密性以外,还需要在复杂力学和温度环境下,确保承受内部正常大气压、外部高真空的负压环境。
为抵御恶劣环境,经过飞亚达三年多技术攻关,在几乎没有任何技术资料可参考和借鉴的情况下,攻克许多科研和技术难关,完成了舱外航天服手表的研制。研发了飞亚达首枚机械计时机芯、实现了多种强悍的腕表功能。
机械计时机芯特殊功能创新
为便于航天员在太空中与指挥系统保持时间同步,便捷识读地球时间,为了不增加机心的厚度和重量,避免过多的指示窗口和非常规的24小时制指示方式,飞亚达在原有12小时显示的基础上,舱外航天服手表机械计时机芯另行设计增加AM、PM指示。
根据航天员出舱工作需要,舱外航天服手表机械计时机芯计时累计具有30/45分钟特征时间计时和指示特殊功能。为满足出舱太空行走的45分钟累计计时直观识读的需要,研制出具有“45分钟特征计时”显示的新机芯,这是目前世界上第一个具有计时累计45分钟指示的机械计时机芯,突破了传统机械计时机芯计时累计功能的局限。
温度性能
舱外航天服手表鉴定级产品通过-80~80摄氏度真空温度鉴定试验。有关润滑技术申请发明专利1项。与之对照的,瑞士同类产品试验数据为-18~71摄氏度,德国类似产品试验数据为-45~80摄氏度。
防磁性能
舱外航天服手表通过48000A/M防磁试验,为国标(国家标准)十倍。
特殊力学结构
舱外航天服手表采用弹性悬挂防震结构,解决了机械机芯力学性能。可以承受发射着陆阶段的振动环境、加速度环境和冲击环境。
特殊耐负压结构
舱外航天服手表采用倒楔结构表壳和前圈,保护玻璃,并可以承受正负压,确保气密性,可承受快速减压至真空的剧烈环境变化。
人机工效
舱外航天服手表外观设计简洁、有力;表盘强化主要刻度和分段计时的色彩显示,非常醒目;时间刻度、指针和特征时间警示扇区均具长效夜光性能;通过外观表面砂面处理和玻璃镀膜增透处理,避免强光反射光线干扰航天员操作。
可旋转圈口及防断条柄头
舱外航天服手表具有双向旋转和锁定功能的腕表圈口,提供出舱累计计时功能。与之对照的,现有的潜水计时活动前圈都是单向旋转,不带锁定功能的。为解决舱外航天服表在手动上条达满条状态下,螺纹柄头锁紧时可能产生的断条问题,创新设计了离合式防断条柄头装置。
而当古老的“飞天”神女与现实中的女航天员叠加在一起,更是碰撞出了最恰到好处的灵感。飞亚达航天女表,全程伴随我国首位女航天员开创太空探索新旅程,除了卓绝的制表技艺,完美的艺术造诣更不可少。因此,针对神舟飞行任务,飞亚达专门开发出世界首款可适用于太空环境的手工掐丝珐琅航天女表。
腕表拥有手工掐丝珐琅盘面:工艺师在银质底盘上以24K黄金线精妙掐丝,勾勒出来自敦煌壁画的曼妙“飞天”形象,而作为主背景的纯黑色珐琅面,如夜幕一般深沉宁静。整个表盘,仿佛飞天神女翱翔于浩瀚夜空;表盘上铭刻有神舟系列火箭的代号——“飞天”两字,这一刻,古老的飞天梦想与现代科技实现完美碰撞。
没想到吧,一块“计时神器”蕴藏着那么多黑科技,航空工业助力载人航天的事例还有很多,关注我们听我们慢慢道来!
祝航天员工作顺利,平安归来!我们的征途同样是星辰大海!
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