【“问天”发射!510所再现磅礴力量】

7 月 24 日,空间站问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空,这是我国空间站建造阶段三个舱段中的第二个舱段,也是中国空间站的首个实验舱。中国空间站"问天实验舱"是当今世界现役最大单体载人航天舱段,其发射质量 23 吨,轴向总长 17.9 米,舱体最大直径 4.2 米,较之"天和"重量和长度都创造了单体载人航天器的"历史记录"。问天舱分为工作舱、气闸舱、资源舱三部分,不仅配置了与"天和"一样的航天员在轨生活的居住区和生活区,充分满足航天员的"吃穿住行",作为空间站内的实验舱,它的主要作用还是作为"太空实验室",工作舱中配置了大量的科学研究机柜,可以实现单学科或多学科交叉的空间科学实验,整体达到国际先进水平。而一直备受大家期待的"太空授课"也将以全新的面貌在"问天实验舱"开展。

此次"问天"任务,510 所再次聚力出发,研制的载荷适配器、舱外投光照明子系统、音频单元、照明设备等一系列火爆"单品",将乘坐"问天"到达宇宙深处,发挥探索浩瀚星空的重要作用,进一步彰显 510 所齐心协力、拼搏创新的科研力量。

◆太空实验室的舱外"多孔端口"——载荷适配器

"问天实验舱"作为现在我国最先进的太空实验舱,除了可以进行空间生命科学的研究外,同时还具备材料舱外暴露装置,为未来部分科学实验提供零压力和真空环境。我国空间站建成后将开展大量舱外暴露科学试验,是我国空间站达到国际先进水平的重要标志。而"载荷适配器"作为空间站中小型舱外载荷的通用接口设备,为中小型标准舱外载荷提供通用化的"多孔端口",包括机械、供电、信息和热接口等,是"太空实验室"运营后舱外暴露科学实验的基础,其舱外实验载荷的在轨无人安装、长期在轨支持、多轮次更换,都离不开 510 所研制的"载荷适配器"的帮助。

"载荷适配器"的本质是一种轻小型对接机构,由主动端和被动端组成,安装在空间站实验舱 I 外暴露平台的 22 台阵列化布置的"端口插座"由载荷适配器的被动端实现,后续随"天舟"货船分批次多轮上行的各式标准舱外载荷携带"端口插头"由载荷适配器的主动端担当,并利用机械臂操作实现安装和更替。另外根据是否具备为舱外载荷提供导热通道,载荷适配器又分为 I 型 ( 无导热能力 ) 和 II 型 ( 有导热能力 ) 两种,II 型在具备 I 型轻小型对接机构功能的基础上还配置了控温液路及冷板,实现对载荷的主动热控。

此次"问天"实验舱相较于"天和"配备了一个精巧的小型机械臂,可以单独发挥作用,也可与"天和"的大型机械臂配合完成航天员的出舱、舱外设施照料、巡检等任务。针对支持机械臂在轨操作的需求,510 所通过技术创新设计的载荷适配器被动端"分步被动引导组件"可实现对主动端的引导,实现校正机械臂操作偏差的功能,引导过程也可通过主动端同步捕获、主动校正、自润滑楔紧锁和浮动连接器来实现锁紧和资源连通被动端的功能,从而实现载荷适配器的"轻小型对接机构"功能。510 所"载荷适配器"的研制过程共攻克同步捕获、主动位姿校正、刚性锁紧等 14 项关键技术,在四次大系统机械臂载荷操作试验中接口匹配良好:控制模式适用、容差配合合理、信息交互、操作力适配等方面都有优异表现,能够可靠校正机械臂位姿偏差,锁紧连通后的供电、通讯、传热性能优良,整体性能已经达到了国际先进水平,是"太空实验室"里不可或缺的重要部分。

◆太空实验室的舱外"照明灯"——舱外投光照明子系统

当前,神舟十四号乘组的3名航天员正在中国空间站执行任务,"问天"的到来也意味着中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器的来访,这又将是一个"见证历史"的重要时刻。

后续航天员还将首次从问天实验舱气闸舱出舱,舱外活动的开展离不开"照明灯",而 510 所研制的舱外投光照明子系统将会发挥重要作用。舱外投光照明子系统属于复杂的舱外机、电、光一体化设备,由投光灯单元、云台机构、无源展开机构及控制器组成,依靠多自由度云台的方位角度、俯仰角度动态特性提供空间站舱外的动态照明、伴随照明,用于支持航天员出舱活动和监视摄像。该设备在"问天"发射时为机构折叠压紧状态 , 在轨之后将转换为机构展开到位并锁定状态。该设备云台的转动范围大,能实现"太空实验室"舱外不同照度需求下的亮度调整,并具备在轨维修功能。

为适应舱外环境,如紫外辐照、总剂量辐照、原子氧辐照等,510 所"舱外投光照明子系统"的研制团队分别从材料、工艺、结构设计等几个方面开展攻关,在经历了一次次的失败,一次次的重来之后,成功攻克了四大关键技术,设计出了能够抵御空间辐照的灯体结构以及光学照明系统,顺利通过了特殊空间环境地面试验,保证了在轨长时间高效率工作。其可在轨维修更换功能也是经历了多轮迭代优化设计,才得以实现的。510 所的"舱外投光照明子系统"在"太空实验室"建成后将不仅为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明,也为出舱活动任务提供了美轮美奂的光影效果,我们看到的每一张"太空大片"都是通过它的默默打光得以呈现的。

◆航天员的舱内"太空家居"语音设备——音频单元

中国空间站既是我们国家的"太空实验室"也是航天员在浩瀚宇宙中温暖的"家"。因此"问天"配置了一系列的"太空家居"设备,为航天员的工作和生活提供智能、便捷的服务。音频单元作为终端音频仪表设备,是 510 所为空间站新研的音频设备。音频单元可以支持多类型、多通道音频终端的输入输出,可以接收整个空间站的报警信息实现对航天员的语音报警提示,还能实现航天员与地面的天地电话,实现多舱状态下各舱段航天员之间及地面测控中心的会议通话功能,为航天员在轨通话提供了多种模式。

音频单元作为空间站中唯一的外放式音频设备,在研制过程中面临着较多的声学设计难题。为适应空间站任务的变化,空间站音频单元软件还可以进行在轨升级。510 所"音频单元"软件研制团队在充分调研的基础上,提出了软件三级加载方案,该方案可以应对复杂的空间硬件环境和通讯环境,确保在最恶劣的情况下,软件不会"死机"。在空间站天地通讯网数据注入实验过程中,研制团队经过 48 小时不间断测试,掌握了复杂天地数据传输过程中,数据上传带宽和时延容限等技术细节,制定了窄带宽、长时延、高误码率情况下的软件在轨注入策略。空间站音频单元还具有免提通话功能,为了保证语音播报质量及通话效果,研制组自主开发了回声抑制算法、自激抑制功能,并优化了声腔结构,克服了设备空间有限、扬声器与麦克风物理距离过近、可选材质限制等难题,解决了声学设备容易出现的回声抑制、自激啸叫等问题。在语音可懂度实验过程中,通过对整舱噪声环境分析,增加麦克风的信噪比,从而提高语音的可懂度。之后航天员在"问天"这个新教室中开展"天地通话"和全新"太空授课",音频单元也会给航天员带去全新的授课"音频"体验。

◆航天员的舱内"太空家居"照明体验——照明设备

空间站是长期在轨驻留的载人飞行器,航天员在舱内工作、生活及出舱活动都离不开照明设备。510 所承担了"问天实验舱"大部分照明产品研制工作,配套照明类产品共计 7 种,36 余台 / 套。其中全新设计的照明产品主要包括情景照明产品、便携照明产品和舱外泛光照明产品。

问天舱照明设备

舱内情景照明产品包括通道照明、生活照明、阅读照明、维修用头灯、照明控制器等 5 类 20 余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术,也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。由于航天员长期在轨生活,以前载人飞船单一的照明模式会造成航天员工作效率降低,生物钟紊乱以及睡眠障碍等问题,情景照明产品通过对色温、亮度、照明区域的可控调节,可解决上述问题。照明模式可精确到工作模式、就餐模式、娱乐模式、睡眠模式等;照明区域也可细分为工作区、生活区、阅读区、维修区等;操作方式包括手持移动设备 WiFi 无线控制、照明开关板有线控制等,这些设计都极大的提升了航天员在轨工作、生活的便利性和舒适性。

空间站便携照明设备主要用于舱外精准维修照明和舱内母线掉电时航天员转舱或逃逸的应急照明,目前在国外空间领域并无同类产品。便携照明设备满足了在舱内、舱外工作情况下连续工作 6 小时的苛刻需求,也是国内首次将锂电池应用于舱外便携式产品设计中。针对锂电池短路可能导致的起火、爆炸问题,510 所研制的"便携照明设备"采取了多项技术,确保了锂电池空间应用的可靠性。

舱外泛光照明提供航天员出舱时行走路径上的辅助泛光照明以及舱外摄像照明。是我国首次在轨应用的舱外空间环境长寿命照明产品。它的研制攻克解决了空间电离总剂量辐照环境、紫外辐照环境、原子氧腐蚀环境长时间耐受的技术难题,让航天员在地球的阴影区也能正常进行舱外活动。除此之外,问天舱照明产品还有报警灯、专用照明灯、专用照明控制板等特殊场景灯具,它们共同构建了一个明亮、舒适的中国空间站光环境。

在空间站"问天"发射任务中,510 所继续发挥自身技术优势,集全所科研力量再次出击,用科技创新精神引领科研工作,以脚踏实地团结协作的品格,为我国航天事业的空间站建设贡献了属于 510 所的磅礴力量。

【山东新旧动能转换积厚成势】党的十八大以来,山东以壮士断腕的魄力坚定退出落后产能;以滚石上山的劲头勠力加快新旧动能转换;以凤凰涅槃的决心奋力蹚出高质量发展之路。

眼下,山东发展呈现出由“量”到“质”、由“形”到“势”的明显转变,经济高质量发展的脉动更加强劲。今年上半年,山东规模以上工业增加值同比增长4.8%,6月份增速达到6.1%。其中,高技术制造业增长15.5%,高于规模以上工业增速10.7个百分点,新能源汽车、工业机器人、集成电路产量同比分别增长261.0%、33.1%和18.2%。数字赋能、创新驱动、智能制造已经成为提升山东工业转型动能和竞争实力的核心要素。

夯实塑强传统优势

长期以来,传统产业占比高、经济结构偏“重”、能源资源消耗大是山东转型发展的心头之痛。在纵深推进新旧动能转换中,山东坚决淘汰落后产能的同时全面提升传统产业,使其焕发新活力。

自2017年7月后,济钢集团董事长薄涛就再没经手过一笔钢铁业务。当年因环保压力大等原因,济钢关停钢铁产能。近年来,济钢完成了从“靠钢吃饭”到“无钢发展”的转变,去年营业收入超越主业停产前水平。

在滨州市邹平魏桥轻量化铝业基地,一块呈蜂窝状漂浮在水面上的铝材引起记者注意。据介绍,这是高性能泡沫铝,密度不及水的一半,压缩强度却是碳钢的5倍,广泛应用于电子通信、交通运输等领域。“通过轻量化转型,邹平铝产业彻底摆脱原来‘利薄如纸’的卖原料模式,实现从规模经营向‘价值效益’的整体攀升。今年上半年,高端铝产业集群营收达到1520亿元,同比增长7%,中高端铝制品占比达到71%。”邹平市委书记吕明涛说。

一块粗钢可加工到多薄?日照市岚山区金属表面处理生态产业园给出的答案是:比A4纸还要薄。这种打破“卡脖子”技术的极薄硅钢达产后可实现年产值2亿元。岚山区“吃钢嚼铁”的产业链不断向高端、绿色方向延伸。今年前5个月,岚山区48家钢铁及配套企业实现产值910亿元,同比增长1.7%。

信号灯闪烁,8条自动化生产线高速运转,45秒就有5个产品下线……数字动能已成为东营经济技术开发区山东国瓷功能材料股份有限公司新旧动能转换的重要抓手。东营经济技术开发区大力推动企业数字化转型,设立专项资金2000万元,连续安排3年,“护航”数字产业发展。

以“智”取胜,让德州市庆云县小森精工机械有限公司成为细分领域行业冠军。只需一部手机,就能实现采购、下单、生产、销售及售后服务全环节精准匹配,企业生产效能提高30%,成本降低15%,国内市场占有率达70%。

在山东能源集团鲍店煤矿井下400多米深处的工作面,采煤设备自动运转,滚滚“乌金”如流水般“奔”向地面,整个过程清洁无尘、人机分离。从2018年起,山东能源集团加速主导产业向绿色低碳、高端高效转型,先后投入上亿元,组建研发团队攻关矿用5G技术,山东省也拿出上千万元财政资金扶持。2020年10月,山东能源集团自主研发的全球首套矿用高可靠5G专网系统一经亮相就引起业界广泛关注。

山东把智能化技改作为推动新旧动能转换的“牛鼻子”,2018年以来实施投资500万元以上技改项目3.8万个,2020年至2021年技改投资平均增长5.7%,技改投资规模居全国首位。

加速凝聚新生优势

俗话说靠山吃山,作为泰安市主城区、国家重点生态功能区的泰山区如今换了一种“吃法”。泰山区用好辖区内泰山这块世界文化和自然遗产的“金字招牌”,加快医养大健康特别是现代医药及医疗器械产业发展。

在位于泰山区的山东海天智能工程有限公司实验室内,工程师们通过脑机接口实现人脑和智能设备互通。“这个系统采集脑卒中患者的脑电信号,解码运动意念,帮助患者完成康复动作。”山东海天智能工程有限公司副总经理马强说,海天智能已拥有康复机器人、可穿戴生命体征监测系统等多项产品。

如今,威高集团泰山医疗科技产业园等一大批医疗及医药器械健康产业项目快速推进,诺莱医学中心、美康达智能康养设备研发等项目已投入运营。“医养健康是我们在新旧动能转换中重点培植的‘十大产业’之一。‘十四五’末期,泰山脚下医疗及医药器械健康产业将崛起。”泰山区委书记张培峰说。

为培育壮大新动能,山东编制实施了新一代信息技术、高端装备、医养健康等新兴产业高质量发展突破行动计划等指导性文件,新业态新模式快速成长,构建起了高质量发展新引擎。

走进济宁邹城市的珞石(山东)智能科技有限公司生产车间,一排排白色机械臂抓起物品放到指定位置。“这是我们今年推出的新一代柔性协作机器人xMate CR系列,它不仅‘柔’,还拥有工业级精度等‘刚’性特质。”珞石(山东)智能科技有限公司副总经理王双说,与传统协作机器人相比,它的灵敏度提升了5倍。近年来,邹城市大力发展机器人产业,相继出台“关于加快机器人产业发展的实施意见”等政策,组建数字经济(新一代信息技术)产业集群发展专班,建立重点项目储备库,着力打造工业机器人全产业集群。

如今,山东“四新”经济增加值占比由2017年的21.7%提高到2021年的32%左右,“四新”经济投资占比达到51.2%,高新技术产业产值占比达到46.8%。

提升区域核心竞争力

良好的产业生态是集聚产业、催生创新的土壤,而产业生态好不好主要看产业链的完整性、产业集群的协同性。今年,山东实施产业生态创新行动计划,聚焦“全链条”薄弱环节和“卡脖子”关键技术精准发力。

“历经10年,我们突破了彩涂板涂层方面诸多难题。这款氟碳铝镁锰彩涂板,能确保70年不掉色,已应用在北京大兴国际机场、冬奥会国家速滑馆等重大工程上。”山东冠洲股份有限公司副总经理宋章峰说,今年企业多了一个新头衔:精品钢板产业链“链主”。

精品钢板产业是聊城市冠县特色支柱产业,已形成130余家钢材绿色智造及其上下游企业抱团发展格局,形成了年综合生产加工能力达1600万吨的产业集群。冠县盯紧产业链短板弱项,建立“八链七专班”机制,实施“链主”企业领航行动,围绕产业链发展方向、区域布局、产业配套等问题,开展“诊链”活动,为产业经济、技术发展提供决策咨询和智力支持。

现在,山东在新一代信息技术、高端装备等九大产业领域的43条产业链共确定“链主”企业112家、核心配套企业709家,已初步探索出有山东特色的“链长制”推进形式。

山东还围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链,建立“科技+产业”创新生态会商机制。前不久,济宁市重大产业创新项目中的工程机械智慧施工关键技术研究及应用项目由华中科技大学揭榜。而张榜出题的正是济宁高新区领军企业——山推工程机械股份有限公司。

为帮助企业解决创新难题,加速科研成果转化,济宁高新区创新实施“企业出题”机制,开展产业创新揭榜挂帅+技术研发联合攻关,以“企业出题、高校揭榜、政策扶持、协同攻关”的形式推进技术研发,同时鼓励领军企业组建创新联合体形成产业链上的抱团创新。同时,济宁高新区还斥资1亿元建立山重集团研究院,在服务山推股份前提下为创新共同体成员企业创造开放式研发环境。

“山东以工业互联、智能制造、新能源推广为代表的新动能增速优势正在积累,新动能与新经济‘量势’齐升的态势已显现,山东新旧动能转换支撑高质量发展的长期后劲会更加强劲。”山东社会科学院经济研究所所长周德禄表示。(来源:经济日报)

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