科普丨太空飛行器也要體檢?

2020-12-15 騰訊網

人的壽命是有限的,也會因為抵抗力差等原因出現生病的情況。太空飛行器和人一樣,也是有壽命的,且壽命也會有長有短,因此為了使它們在天上的日子儘可能延長、狀態儘可能保證最佳,需要有人及時對它們的身體狀況作出監視和評估。

太空飛行器健康管理技術

就像我們定期做的體檢一樣,體檢可以檢驗人體的生理機能,判斷我們是否感染疾病或者身體是否處於健康狀態。太空飛行器的健康管理就是判斷太空飛行器及其組成部分的狀態,以便於在太空飛行器出現功能失靈時將其恢復到正常狀態,在系統故障後將安全風險和對任務的影響降到最小。

太空飛行器體檢流程

實現太空飛行器健康管理的基礎是數據的獲取和處理,這相當於我們體檢時抽取各項標本分析以後所得的數據指標,再用這個數據和標準值比較。我們獲取數據可以抽血、測量等等,那麼太空飛行器從哪裡獲得數據呢?

在太空飛行器設計和研製階段,針對它們在軌運行時需要監測的所有狀態,設計相應的數據採集點,布置用於實時數據採集的傳感器。這樣太空飛行器在軌運行時,通過這些傳感器可以獲取監測點的溫度、壓力、電壓、電流等原始數據,這些數據被實時發送到地面飛控計算機系統,同時部分關鍵數據被傳送到太空飛行器本身帶有的計算機系統。

通過對這些數據處理分析,實現對太空飛行器的狀態監測、健康評估、故障診斷、故障預測、維修決策等健康管理行為,這就是給太空飛行器進行一次體檢的流程。

太空飛行器保持健康的方式

「自主治療」——太空飛行器能夠對自身狀態進行監控和感應,對出現的故障能夠自主進行檢測、隔離和恢復。

「求醫問藥」——地面系統掌握豐富的數據和計算資源,還有各個「專業科室」的專家坐鎮,配備相應的仿真系統、驗證系統和決策系統等,因此由地面對太空飛行器的狀態進行實時監視判斷、決策、處置,對載人航天任務。

「私人醫生」的職責

掌握太空飛行器健康管理技術的科研人員是太空飛行器的「私人醫生」,這些「私人醫生」的技能可不是傳統的望聞問切,他們的必殺技是「懸絲診脈」,通過無形的通信鏈路這根絲,和太空飛行器連接起來,用數據來進行異常檢測、健康狀態評估、故障診斷、故障預測、影響分析、決策支持等等。這項技術在提高太空飛行器的安全性與可靠性,以及降低成本方面將會發揮重要作用,將措施用在問題真正爆發前,用預防代替搶救。

目前,這些「私人醫生」還在不斷鑽研「醫術」提高「看診」的智能化。未來太空飛行器的健康管理將會更自主更高效,這種智能化的手段有望應用於我們中國自己的空間站任務和更廣泛的載人航天和深空探測任務。

來源/我們的太空

編輯/李晨

中國載人航天ID:zairenhangtian

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