“太空版”RFID技術(shù)“橫空出世” 讓空間站物品管理更高效

4月29日11時(shí)22分，濱海小鎮(zhèn)文昌沸騰了!長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射升空，將我國(guó)空間站核心艙——“天和”送入蒼穹。人群中發(fā)出的熱烈歡呼匯聚成聲浪，與火箭刺破云霄的轟鳴天地呼應(yīng)，音波滾滾、震動(dòng)海天。

空間站七院試驗(yàn)分隊(duì)

“天和”發(fā)射正式開(kāi)啟了中國(guó)人的空間站時(shí)代，地處成都的中國(guó)航天科技集團(tuán)第七研究院(以下簡(jiǎn)稱“七院”)打造的多款“四川制造”深度參與其中：物資管理分系統(tǒng)、火工裝置、環(huán)控生保裝置、伺服機(jī)構(gòu)、箭上電纜網(wǎng)……超150余種、近6000件產(chǎn)品，遍布空間站、運(yùn)載火箭以及地面設(shè)備。

692廠：生產(chǎn)產(chǎn)品

好管更好用，“最年輕”分系統(tǒng)上線

正在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)的七院宇航型號(hào)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳粵海心情緊張，由他和團(tuán)隊(duì)傾盡10年心血研制的物資管理分系統(tǒng)將在核心艙入軌后迎來(lái)“大考”。

物資管理分系統(tǒng)是空間站15個(gè)分系統(tǒng)中“最年輕”“最感性”的“新力軍”， 負(fù)責(zé)空間站所有物資的全生命周期管理及艙內(nèi)在軌駐留輔助支持保障產(chǎn)品研制，是七院自主設(shè)計(jì)、研發(fā)的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，對(duì)該院深度參與宇航重大工程任務(wù)具有標(biāo)志性意義。

“‘年輕’是較其他系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，物資管理分系統(tǒng)立項(xiàng)時(shí)間最晚、研制周期最短。”陳粵海打開(kāi)了話匣子，“直接關(guān)系航天員‘吃喝拉撒睡’，要考慮美學(xué)、工效學(xué)、色彩學(xué)，營(yíng)造出宜人的艙內(nèi)生活環(huán)境，也因此說(shuō)它最‘感性’?！?/p>

“相關(guān)文獻(xiàn)鳳毛麟角，研制之路幾乎兩眼一抹黑?！泵鎸?duì)未知，平均年齡不到33歲的核心團(tuán)隊(duì)從零開(kāi)始，勇敢出征。

大到儀器設(shè)備，小到螺絲螺母，上萬(wàn)件的核心艙物資，以及后續(xù)對(duì)接艙段的所有物資，物資管理分系統(tǒng)都要管。為此，團(tuán)隊(duì)引入了時(shí)下最流行的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)——RFID技術(shù)，物體之間可以通過(guò)無(wú)線電波不接觸快速交換和存儲(chǔ)信息。這項(xiàng)在地面廣受熱捧的技術(shù)，“搬”上太空卻遭遇不少麻煩?？臻g有限、電力珍貴、設(shè)備抗干擾要求極高……這一系列約束條件，讓團(tuán)隊(duì)彷佛帶著“鐐銬”跳舞。

7105廠：討論焊接工藝

七部軟件室主任張志介紹，“僅軟件就更新過(guò)10個(gè)版本，有3次是完全推倒重來(lái)。”經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)師們針對(duì)性改進(jìn)，“太空版”RFID技術(shù)“橫空出世”。航天員手持的RFID讀寫器如“磁鐵”一樣，將物資信息“吸”進(jìn)來(lái)，艙內(nèi)儀表和讀寫器終端實(shí)時(shí)更新物資的數(shù)量、狀態(tài)、位置等信息，提示即將到期或需增補(bǔ)的物資。當(dāng)航天員需要某件物品，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)會(huì)計(jì)算出最優(yōu)取用路線，并進(jìn)行三維可視化引導(dǎo)。同時(shí)，物資信息也將備份在地面數(shù)據(jù)庫(kù)中，確保天地?cái)?shù)據(jù)的一致、可靠。

好管更要好用。評(píng)價(jià)是否“好用”的人機(jī)工效學(xué)是一道必須要邁的門檻?！耙A(yù)想、模擬航天員使用物品時(shí)的全部動(dòng)作，讓航天員用得方便、用得安全、用得省心。”總體設(shè)計(jì)師馮琦坦言，工效學(xué)評(píng)價(jià)著實(shí)“折磨”了團(tuán)隊(duì)一段時(shí)間?？臻g站設(shè)備24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生一定噪音，睡眠區(qū)要降噪，讓航天員睡個(gè)安穩(wěn)覺(jué);物品不能有尖角、孔洞要避開(kāi)手指易觸及的位置;用于提示物品使用方法的標(biāo)識(shí)字體、大小、粗細(xì)、位置都有明確規(guī)定。

此外，團(tuán)隊(duì)還專門打造了電子交互手冊(cè)，利用VR技術(shù)，介紹艙內(nèi)單機(jī)的用途和功能，并對(duì)其使用和維修進(jìn)行動(dòng)畫演示，方便航天員快速掌握。

設(shè)計(jì)師王廣偉

被吹毛求疵的產(chǎn)品，才有上天的資格

“在核心艙內(nèi)，能直接看見(jiàn)的東西幾乎都是我們研制的?！笨傮w設(shè)計(jì)師王廣偉如此描述七院研制的產(chǎn)品。貨包、內(nèi)飾板、隔聲降噪內(nèi)飾層、工作支持設(shè)備……它們品類多、跨度大，都是航天員生活工作的必備品。

乍看之下，這些產(chǎn)品的外形樸素得出人意料，但研制之難也出人意料。對(duì)遠(yuǎn)離地球、空間密閉、環(huán)境特殊的空間站來(lái)說(shuō)，航天員的生存環(huán)境是重中之重，對(duì)產(chǎn)品材料要求可算得上是吹毛求疵——不生霉點(diǎn)、不長(zhǎng)細(xì)菌，火燒不起來(lái)、抗得了靜電，聞不出味、結(jié)實(shí)“耐造”。

但培養(yǎng)一個(gè)全能冠軍談何容易。裝載食品、儀器設(shè)備的貨包就是其中的典型。用設(shè)計(jì)師自己的話說(shuō)，“滿足兩三個(gè)要求很容易，滿足所有要求的跑遍中國(guó)也沒(méi)找到?！?/p>

前往高校碰撞智慧、去專業(yè)廠家學(xué)秘籍招式，設(shè)計(jì)師開(kāi)始了自主研發(fā)之路。曙光無(wú)數(shù)次破滅，又在堅(jiān)持中再次來(lái)臨。大家每天拿著不同類別的纖維，在成百上千次的試驗(yàn)里，確定了以殼聚糖纖維——一種從蟹殼中提取的天然抗菌生物材料為基礎(chǔ)，混紡抗靜電、阻燃等多種性能纖維的設(shè)計(jì)方案，終于制作出集多種“才華”于一身、能夠全方位保障航天員健康和物資安全的紡織材料。

除了材料，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)同樣吹毛求疵。在天上，每一克載重都異常珍貴。內(nèi)飾板，這個(gè)鋪滿空間站每一寸，方便航天員在失重條件下行動(dòng)的關(guān)鍵產(chǎn)品，身段既要輕量，又要“拽實(shí)”。

一種三明治結(jié)構(gòu)的內(nèi)飾板由此而生。雖然上下兩層蒙皮厚度不到0.5毫米，可謂薄如紙，但在碳纖維、玻璃纖維的加持下，品質(zhì)堅(jiān)韌。夾層是內(nèi)飾板高強(qiáng)輕質(zhì)的關(guān)鍵，它被特意設(shè)計(jì)成蜂窩芯結(jié)構(gòu)，每平米內(nèi)飾板不超過(guò)3公斤。

目前空間站所用的最厚內(nèi)飾板僅有大拇指粗細(xì)，制作成直徑30厘米的圓柱，承重30公斤毫無(wú)壓力。“換句話來(lái)說(shuō)，將內(nèi)飾板制作成常見(jiàn)的高腳圓凳面板，一名3歲的小朋友拿得起，一名10歲的小男孩壓不塌?！苯Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師齊煥章解釋道。

十年圓夢(mèng)路，七院在空間站上應(yīng)用的多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平，其中獲得專利23項(xiàng)，3項(xiàng)成果榮獲四川省科技進(jìn)步獎(jiǎng)。2019年，七院宇航團(tuán)隊(duì)被人社部、工信部等五部授予“中國(guó)載人航天工程突出貢獻(xiàn)集體”。

7111廠：檢測(cè)伺服產(chǎn)品

無(wú)悔付出 讓夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

見(jiàn)識(shí)過(guò)北方-14℃寒風(fēng)，也遭遇過(guò)南方暴雨攔路，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師黃華政在筑夢(mèng)天宮的過(guò)程中，跑遍了半個(gè)中國(guó)。曾經(jīng)在2天里天上飛、地上跑，成都、深圳、廣州、上海連著轉(zhuǎn)，行程超過(guò)5000公里，相當(dāng)于從我國(guó)最南邊到最北邊。不過(guò)在黃華政眼里，這都不是事。這個(gè)穩(wěn)重的漢子擁有航天人最浪漫的夢(mèng)想——擁抱星辰大海。和他一樣，想要把夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的人，還有許多。

“七院作為遠(yuǎn)離北京總體的分系統(tǒng)單位，響應(yīng)速度一點(diǎn)不受影響。”調(diào)度何鑫說(shuō)出心里話。接到緊急開(kāi)會(huì)通知，當(dāng)天就乘坐28小時(shí)火車趕往北京幾乎是所有人的共同記憶。但大家更樂(lè)意談及的，是曾經(jīng)以小時(shí)為單位排進(jìn)度，24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)，硬是把研制周期從45天壓縮至25天，確保整體試驗(yàn)進(jìn)度的驕人戰(zhàn)績(jī)，是聽(tīng)到任務(wù)成功時(shí)那顆雀躍的心。

對(duì)于空間站七院分隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)徐小明來(lái)說(shuō)，這是一段雖然艱難，卻忘卻艱難、專注前行的經(jīng)歷。十余年來(lái)，空間站研制計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)費(fèi)測(cè)算、問(wèn)題歸零……大大小小的問(wèn)題伴隨著他一路走來(lái)。奔波和加班是他的常態(tài)，一年至少有1/3的時(shí)間都在外出差。

2019年，出差期間母親因病去世，沒(méi)能見(jiàn)到母親最后一面，成為徐小明心中永遠(yuǎn)的痛。沒(méi)了母親的照顧，年近八旬的老父親身體每況愈下。一邊是國(guó)家重大任務(wù)，一邊是年邁的父親，徐小明清楚國(guó)與家的分量，懷揣著夢(mèng)想奔波在筑夢(mèng)路上。

所有付出，都不會(huì)被辜負(fù)。今天，“天和”出發(fā)去星河，四川航天人與萬(wàn)眾一起，深情仰望星空。留守在龍泉大本營(yíng)的馮琦，特意穿上了平時(shí)最愛(ài)的衣服——試驗(yàn)隊(duì)工作服，他說(shuō)自己特別愛(ài)看發(fā)射，因?yàn)槊恳淮纬晒?，都是航天?mèng)堅(jiān)定、穩(wěn)健向前走的證明。29年前，中國(guó)將載人航天工程列入國(guó)家計(jì)劃， 29年后的今天，中國(guó)在星空里建立家園。