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助力我国首个商业超音速

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发布时间:2019-05-06 09:09:22



助力我国首个商业超音速



4月23日7时28分,中国首款由商业航天公司研制的超音速空天飞行器在西北大漠首次试飞成功。西安电子科技大学参与了电气系统研制和技术攻关,并开展了临近空间探测科学实验。


将“一小时飞抵全球”的梦想


向现实推进


这架空天飞行器由民营航天企业——凌空天行公司发射,它既像是火箭,又像是飞机,看起来就像是“长着翅膀的火箭”。它既能垂直发射,又可通过伞降返回,此前许多科幻小说将这一类飞行器称为“空天飞机”。


它飞行在距地面20千米到100千米的“临近空间”,即大气层的边缘地带。这个空间介于飞机和卫星轨道之间,是进出太空的必经之地,也是未来重要的飞行走廊——向上飞可以进入太空,比如加一级火箭就可以发射卫星到指定轨道;平飞可以作为一台飞行的实验室,开展对临近空间的科学探索;向下则可以重返地面,提供一个高速运输平台。


由于空气稀薄阻力更小,理论上可以接近火箭的速度,比客机快十几倍,按此推算,未来北京至上海飞行时间只需5分钟左右,1个小时内可飞抵全球各地,此次成功发射将这一梦想向现实推进了关键一步。


据参与研制工作的西安电子科技大学空间科学与技术学院谢楷教授介绍,这是一架“空天飞机”的雏形机。它验证了“空天飞机”飞行的关键动作,包括垂直发射起飞、在临近空间按照预定航迹自主飞行,并且试验了多个极限动作。最后还试验了以开伞的方式返回地面,将宝贵的科学载荷全部完好带回。


开展多项


空天新技术飞行验证


这次首飞试验为两家高校提供了科学研究搭载服务。西安电子科技大学总共搭载了10台单机载荷,开展了多项空天新技术飞行验证,以及临近空间环境探测等方面研究。其中包括新型的一体化无线高清摄像系统,将传统的高清摄像机、图像压缩器、无线传输等三部单机集成化,体积缩小了十几倍,功耗降低至3瓦左右。


西安电子科技大学还开展了舱内UWB无缆化信息传输技术的体系化验证,验证了伺服控制回路、图像数据流、多点传感器网络的高实时性无缆化传输技术。运用该技术,在机舱的内壁和顶部布置了多个测点,获得了高分辨率的气动热效应过程,而且在布局狭小的机舱内,大幅减少了电气系统中电缆的数量。


此外,天行号内部还安装了两部西安电子科技大学研制的高能粒子探测器,对能够穿透仓壁进入飞行器内部的多种高能粒子进行统计。这些探测器将长期安装在天行系列飞行器上,在后续的多次飞行中,逐渐累积临近空间不同高度的测量数据,将会对未来空天飞机的电子系统可靠性设计、人身安全剂量评估提供十分有价值的参考。


让航天不再


遥远、高冷和封闭


西安电子科技大学参加研究的团队成员表示,科研本身就是一个高风险的领域,过去航天发射的代价极为高昂,而可重用飞行器的出现,将新技术实验和试错的代价降低到一个普通课题组都可以承受的范围,这让科研人员敢放开手脚去尝试,将极大地促进创新迈进的步伐。


可重用商业空天飞行器的出现,将飞行试验变为一种标准化服务,让航天不再遥远、高冷和封闭,变成一件大众可以参与的事情,让科研人员实现自己主导科学实验任务。


“我们在论证未来载人‘空天飞机’的过程中,怀疑大气层边缘一些残余的宇宙射线和高能粒子可能对人体有害,可能需要一定的防护措施。但这段空域在国际上实测数据也十分稀少,那就可以自己试制一台探测器去实际测量一下,就和我们去实验室做个测试一样平常,这是过去不敢想象的事情。”参与此项工作的西电教师权磊说。


参与此次研究的西安电子科技大学钱学森空间科学实验班(全国高校第六个)学生说:“能够为我国首个超音速空天飞行器助力,我感到非常自豪。我们应当将个人理想与祖国命运紧紧联结,把个人志向与民族振兴牢牢捆住,努力创造出更多骄人的业绩。”


在商业航天的推动下,对临近空间开发利用的时代已经到来。西安电子科技大学参与研究团队的一位成员表示,也许在不远的将来,整个“地球村”将被纳入1小时商圈范围,人人都可以购买亚轨道飞行、太空旅游和全球特快运载服务。在这一轮新的浪潮中,西安电子科技大学已经抢占先机,今后还将继续发挥电子信息领域的优势,为探索利用和开发临近空间以及中国自己的可重复使用飞行器做出贡献。