神舟飛船上的「黑匣子」知多少

2020-12-07 騰訊網

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黑匣子（black box）

飛機上的黑匣子

「黑匣子」是電子飛行記錄儀的俗稱，用於記錄飛行高度、航速、航向等飛行參數和駕駛員語音等重要數據。飛機上一般有兩個「黑匣子」——飛行數據記錄器和駕駛員座艙錄音器。「黑匣子」只是人們的習慣性叫法，跟顏色並沒有關係。因為它能幫助破解飛行事故的秘密，所以被稱為「黑匣子」。你知道嗎？我國的神舟飛船上也安裝了「黑匣子」。

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飛船「黑匣子」的作用

應急數據記錄器是神舟飛船在整個任務過程中記錄重要數據的主要設備，扮演著「黑匣子」的角色。

通常，飛船從發射升空入軌到返回再入大氣層再到著陸的飛行全過程，可分為發射前倒計時準備階段、發射段、軌道運行段、返回段和著陸段這幾個工作階段，每個階段工作的重要數據，都要及時存進「黑匣子」，作為飛行任務結束後技術人員分析和判斷飛船在各個階段工作是否正常的重要依據之一。

神舟飛船的「黑匣子」

這些重要數據就是飛船發動機和主要儀器設備的工作狀態、飛行姿態、飛船上的電源供電情況等。除了記錄飛船飛行全過程的數據，「黑匣子」還能覆蓋所有階段特別是測控盲區的數據，是補充正常測控數據的一個有效手段。

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飛船「黑匣子」的數據存儲原理

如何記錄這些重要數據呢？

「黑匣子」本身只是一個數據記錄器，它並不會採集和處理數據。「黑匣子」的數據來源於飛船的數據管理分系統，它的主要任務之一是收集飛船上的各種數據，將數據進行分類、數值變換、數據壓縮。

數據處理完成之後，形成3類數據：第1類數據發送給儀表與照明分系統，為航天員提供參數顯示，以便航天員了解飛船的工作情況；第2類數據發送給飛船上的高速數傳發射機，將飛船的各種數據發送到地面站，以便飛控中心可以隨時了解飛船的工作狀態；第3類數據就是發送給「黑匣子」的。

在飛船工作期間，只能往「黑匣子」裡存數據，數據一旦存入將不能讀取，更不能修改。只有飛船返回地面，將「黑匣子」取出後，用專用儀器才能將「黑匣子」中的數據逐一讀取出來，供有關技術人員分析使用。

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飛船「黑匣子」的性能

既然數據如此重要，萬一飛船在執行任務中出現意外情況，「黑匣子」內的數據會不會丟失呢？

這一點大可放心，即使飛船發生意外，「黑匣子」也能完備地保存所記錄數據，不會由於斷電、高溫、高壓或劇烈的力學環境影響而丟失數據，且所記錄數據與飛船飛行狀態和安全狀態密切相關，以便科研人員根據這些數據判斷飛行狀態及故障原因。它具有以下性能：

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抗高溫

「黑匣子」能在外殼表面積至少有50％被1200℃高溫火焰包圍的情況下，經受30分鐘的炙烤，普通的火情並不會將其損毀。

再入大氣層的飛船返回艙示意圖

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抗海水浸泡

「黑匣子」可以抵禦長達72小時的海水浸泡。所以即使返回艙濺落海面也不要緊。

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抗穿透

「黑匣子」可抵禦住一根質量為230千克的標準鋼釺從3米高處垂直自由下落，砸在外殼的最關鍵面，觸點面積小於0.32平方釐米所產生的撞擊力。其抗穿透力絕對不輸武俠小說裡面的「刀槍不入」。

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抗靜態擠壓

「黑匣子」在三個主軸方向均可承受2到3噸連續作用5分鐘的靜態擠壓力。

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抗衝擊

「黑匣子」在三個主軸方向均能經受住加速度值為1萬倍重力加速度的衝擊。

為了順利回收「黑匣子」，不管是飛機還是飛船都會選擇相對安全的位置進行放置。飛機的「黑匣子」一般會安放在機體不易摔毀的部位，如飛機的垂直尾翼上。而飛船的「黑匣子」一般會放在飛船返回艙航天員的座椅下面，並與航天員一同返回地面。

來源：

中國航天科普網、知乎《中國飛船會和飛機一樣有「黑匣子」嗎？》

來源：中國載人航天

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