自2022年11月30日順利進駐空間站組合體(ti) 以來，神舟十五號航天員乘組已在軌工作生活兩(liang) 個(ge) 多月，先後完成科學實驗機櫃解鎖與(yu) 測試、應用載荷貨物出艙、空間站及載人飛船設備巡檢等工作，並開展了一係列空間科學實（試）驗。

　　作為(wei) 空間站工程航天技術試驗領域的抓總研製單位，航天科技集團五院為(wei) 空間站夢天實驗艙配置了航天基礎試驗機櫃，給各類在軌載荷提供機、電、熱、信息等保障條件，支持各類試驗項目在軌滾動實施，為(wei) 航天新技術的創新發展提供了強大的驗證平台。該機櫃在軌3個(ge) 多月以來，成功開展功能測試和部分載荷試驗，目前產(chan) 品狀態良好。

　　那麽(me) ，航天基礎試驗機櫃（以下簡稱“試驗機櫃”）擁有哪些超強本領呢？

　　為(wei) 用戶提供13種“私人定製”空間

　　試驗機櫃的設計壽命為(wei) 15年，配套近百台設備。考慮到空間站運營期間機櫃平台能力的升級換代，試驗機櫃結構需滿足設備在軌更換的條件，以便航天員高效快速地完成相關(guan) 操作。“機櫃在設計上支持在軌翻轉，可為(wei) 航天員在軌維護維修提供最佳操作體(ti) 位，模塊化的布局設計則便於(yu) 機櫃平台按功能分區升級優(you) 化。”航天科技集團五院空間站航天技術試驗領域總體(ti) 副主任設計師尹釗表示。

　　試驗載荷不同，對在軌試驗空間的要求也多樣化。為(wei) 此，兼顧用戶需求和模塊化設計成為(wei) 解決(jue) 多樣化需求和載荷接口標準化的最佳方式。據悉，試驗機櫃的結構機構子係統可提供13種試驗空間，按照用戶需求組合安裝載荷單元，在軌實現自由匹配。“通俗地講，就是通過‘私人定製’模塊化空間，讓不同類型的‘抽屜’像俄羅斯方塊一樣填滿整個(ge) 機櫃。”尹釗如此描述。

　　在15年的壽命期間，試驗載荷需頻繁在軌更替，而不同類型試驗項目的在軌試驗周期又差別很大。如何為(wei) 試驗載荷提供充足“營養(yang) ”，同時又方便航天員操作呢？研製人員通過3D打印生成輕型化的螺旋電纜，在為(wei) 試驗載荷提供充足配電和信息支持的同時，還可以隨載荷單元將人機操作界麵伸出櫃體(ti) ，讓航天員可視、可達地高效操作，堪稱試驗載荷的“生命臍帶”。

　　掌控“大樓”冷暖的環境管家

　　載荷試驗會(hui) 產(chan) 生熱量，這就需要熱控子係統對載荷環境的溫度進行管理。“如果將試驗機櫃比喻成一棟大樓，那麽(me) 這棟大樓最多可容納13位房客（試驗載荷），而熱控子係統就是這棟大樓的環境管家——別看它的體(ti) 量不大，配置可不低，包括通風子係統、液冷子係統和抽真空子係統，總散熱能力不小於(yu) 1500瓦。”尹釗形象地比喻道。

　　熱控子係統為(wei) 每個(ge) “房間”都配置了“中央空調”——通風子係統。“每個(ge) 載荷在側(ce) 麵開些較小的通風孔，背部開個(ge) 較大的回風口，整個(ge) 過程由載荷風機驅動，讓冷風從(cong) 小孔進入載荷單元內(nei) 部，由回風口帶出熱量，進入風道匯總，最後通過氣液換熱器將熱量傳(chuan) 遞給冷卻液路帶走。”尹釗解釋說。每位“房客”的體(ti) 質不同，如何將空調設置到適合的溫度呢？原來，每個(ge) 回風口上都安裝了風量調節閥，具有5擋開度，可以根據“個(ge) 人”體(ti) 質情況調大或關(guan) 小，既“因人而異”，又能合理分配有限的資源。

　　假如“房客”是“高熱耗載荷”，“吹空調”不能滿足它的要求，怎麽(me) 辦？此時，液冷子係統就會(hui) 準備一張“水床”（冷板），讓高熱耗設備“躺”在上麵，通過流動的液體(ti) 帶走熱量，舒舒服服地開展試驗。液冷子係統可以為(wei) 0位、1位、2位“高熱耗載荷”服務，並實現載荷的在軌重構和更換。

　　當某位“房客”需要在真空環境進行試驗時，就要用到抽真空子係統了。通過軟管和氣路快斷器，將試驗載荷同抽真空係統連接，打開閥門後，載荷空間的氣體(ti) 就被排散到外太空去，簡單而又實用。

　　提供安全、可靠的能量信息流

　　為(wei) 機櫃本體(ti) 和試驗載荷提供充足能源的，是配電子係統。該係統能否正常工作，直接關(guan) 係到機櫃各試驗裝置的任務成敗和航天員的操作安全。

　　據尹釗介紹，為(wei) 確保供電係統絕對安全，研製團隊在設計配電通路時，還提供了多條供電故障模式對策，“尤其是針對整櫃母線無法斷電的情況，開發出指令與(yu) 手動開關(guan) 可同時斷電的工作模式，讓航天員可以手動完成整個(ge) 試驗機櫃的緊急斷電操作”。

　　針對多載荷能量傳(chuan) 輸，研製團隊創新設計理念，不僅(jin) 滿足集成化和輕量化的設計要求，大幅減少重量和體(ti) 積，還提高了整個(ge) 配電子係統的安全性、可靠性和靈活性。

　　電連接器和線纜是試驗機櫃傳(chuan) 輸數據的基礎。低頻電纜、以太網電纜、總線電纜、螺旋電纜……針對試驗機櫃內(nei) 複雜度極高的電纜設計，研製團隊根據機櫃本體(ti) 結構、設備布局、空間環境等多約束條件，采用分布式配電架構和標準化電纜網設計，實現了最小代價(jia) 的區域配電以及最小耦合關(guan) 係的電氣連接。

　　聯動天地的中樞“神經係統”

　　作為(wei) 信息控製中樞，信息管理子係統搭建的“神經係統”可以控製試驗機櫃和試驗載荷在軌正常運轉。該子係統所使用的光纖通信鏈路，是試驗機櫃和外部空間應用係統的唯一數據傳(chuan) 輸通道，可謂機櫃對外通信的“第一道大門”，承擔著交換與(yu) 打包櫃內(nei) 載荷數據、處理和分發上行指令數據的重任。“試驗載荷在軌獲取的寶貴試驗數據，都是通過它來聯通天地。”尹釗強調。

　　信息管理子係統還配置綜合管理設備，既實現了櫃內(nei) 4路載荷的配電和熱控產(chan) 品的配電、控製功能，又肩負著載荷的采集、遙測、下傳(chuan) 、轉發指令等重任。同時，該子係統配置的無線收發設備還可支持無線終端快速接入，保障艙內(nei) 高速WiFi全覆蓋。“針對大容量載荷數據的在軌存儲(chu) ，我們(men) 設計了簡便易懂的文件存儲(chu) 架構，為(wei) 載荷數據的存儲(chu) 與(yu) 回放提供可靠技術支撐。”尹釗補充道。

　　　　（光明日報北京2月9日電 光明日報記者 張 蕾）