CN107878784A - 一种载人航天器应用试验保障系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载人航天器应用试验保障系统，包括：舱内载荷系统，用于在载人航天器舱内设置舱内标准载荷；舱外载荷系统，用于在载人航天器舱外设置舱外标准载荷；以及专用载荷系统，用于设置永久性专用载荷。本发明可以为载荷试验提供多样化的接口资源，兼顾对应用试验提供服务保障的高效性和适应性，在空间站长寿命运行周期内实现平台资源利用最优化。

Description

一种载人航天器应用试验保障系统

技术领域

本发明涉及载人航天器应用试验支持方面的系统设计，尤其涉及一种大型长期运营载人航天器的应用试验保障系统。

背景技术

空间站是开展空间科学和新技术研究试验的国家级太空实验室，站上提供高真空、微重力、天然电离辐射等地面上难以实现的环境条件，支持开展生命科学、生物科技、材料加工、基础物理、空间天文与地球科学观测等多学科领域的空间科学实验和技术实验。空间站在轨运行时间长，寿命一般在十年以上，运行期间接受飞船补给，为载荷项目轮换开展实验提供了良好的条件。在空间站上开展的有效载荷呈现载荷种类繁多、接口多样化、系统资源占用额度大的特点，这为空间站应用试验保证系统的设计带来了巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种多用途、标准化的航天器应用试验保障系统，用于高效地支持开展空间应用试验。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种载人航天器应用试验保障系统，包括：舱内载荷系统，用于在载人航天器舱内设置舱内载荷；舱外载荷系统，用于在载人航天器舱外设置舱外标准载荷；以及专用载荷系统，用于在载人航天器舱外设置专用载荷。

优选地，所述舱内载荷系统包括：多个舱内标准载荷；舱外载荷机柜，用于容纳所述多个舱内标准载荷；以及接口面板，设置在所述舱内载荷机柜前部，用于为安装在所述舱内载荷机柜中的所述多个舱内标准载荷提供接口。

优选地，所述接口面板提供的接口包括：供电接口，用于提供所述舱内载荷系统所需的电能；信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和实验数据；以及热接口，用于所述舱内载荷系统的通风散热和冷板散热。

优选地，所述舱外载荷系统包括：多个舱外标准载荷；以及多个舱外载荷适配器，用于安装所述多个舱外标准载荷，并且为所述多个舱外标准载荷提供接口。

优选地，所述多个舱外载荷适配器为所述多个舱外标准载荷提供的接口包括：供电接口，用于提供所述舱外载荷系统所需的电能；以及信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和实验数据。

优选地，所述多个舱外标准载荷上安装有机械臂目标适配器，用于与机械臂配合来在所述多个舱外载荷适配器上安装和更换所述多个舱外标准载荷。

优选地，所述专用载荷系统包括：专用载荷，在载人航天器发射期间随舱上行；以及专用接口，用于安装所述永久性专用载荷。

优选地，所述专用载荷系统还包括预留扩展接口，所述预留扩展接口设置在舱外，用于在所述载人航天器在轨运行时安装随运输飞船上行的载荷。

优选地，所述专用接口或所述预留扩展接口提供的接口资源包括：机械接口,用于实现随舱上行的所述永久性专用载荷的固定安装或随运输飞船上行的载荷的在轨安装；供电接口，用于提供所述专用载荷系统所需的电能；以及信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据。

根据本发明的载人航天器应用试验保障系统，首先将试验载荷分为三类：舱内标准载荷、舱外标准载荷和永久性专用载荷。然后针对每一类载荷设计相对应的舱内载荷系统、舱外载荷系统和专用载荷系统，并且设计每一类载荷的接口支持方式，配置标准化的机械支持、供电、指令遥测、数据通讯、热管理、人员/机械臂操作照料等资源。实现了为载荷试验提供多种接口资源，兼顾对应用试验提供服务保障的高效性与适应性，在空间站长寿命运行周期内实现平台资源利用最优化。

根据本发明的载人航天器应用试验保障系统，资源配置以标准化接口为主、专用接口为辅。标准化接口支持载荷在轨轮替，提升平台资源使用效率。专用接口用于支持永久性专用载荷项目，使用专用载荷的特别需求，实现平台资源利用最优化。并充分考虑平台对应用试验的扩展支持能力，设计有预留扩展接口，进一步提高空间站运营期间的试验保障能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示意性表示根据本发明的载人航天器应用试验保障系统的组成图；

图2是示意性表示根据本发明的载人航天器应用试验保障系统的具体组成图；

图3是表示根据本发明的舱内标准载荷的示意图；

图4是表示根据本发明的舱内载荷机柜当示意图；

图5是表示根据本发明的舱内载荷系统的接口面板提供接口资源的示意图；

图6是表示根据本发明的舱外载荷系统的示意图；

图7是表示根据本发明的舱外载荷适配器提供的接口资源的示意图；

图8是表示根据本发明的专用载荷系统的预留扩展接口的示意图。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

在本发明的载人航天器应用试验保障系统中，首先将试验载荷分为三类：舱内标准载荷、舱外标准载荷和永久性专用载荷。然后，针对每一类载荷设计应用试验的总体构架系统。具体地，参照图1、图2所示，根据本发明的载人航天器应用试验保障系统10包括：舱内载荷系统110、舱外载荷系统120和专用载荷系统130。其中，舱内载荷系统110用于在载人航天器舱内设置舱内标准载荷，舱外载荷系统120用于在载人航天器舱外设置舱外标准载荷，专用载荷系统130用于在载人航天器舱外设置永久性专用载荷。

进一步地，参照图3、图4所示，根据本发明的舱内载荷系统110包括多个舱内标准载荷以及舱内载荷机柜。如图所示，航天器上多个舱内标准载荷可以具有各种形状、各种尺寸(例如，图中为长方体)，舱内载荷机柜可以容纳多个不同尺寸规格的舱内标准载荷。例如，可以将多个舱内标准载荷设计为抽屉的形式，多个不同尺寸规格的抽屉可以以不同的排列组合形式放入舱内载荷机柜中。当然，舱内标准载荷以及舱内载荷机柜的形状、尺寸等具体形式可以根据要求来修改。

参照图5，舱内载荷系统110还包括接口面板，该接口面板设置在舱内载荷机柜前部。接口面板用于为安装在舱内载荷机柜中的多个舱内标准载荷提供接口。具体地，接口面板提供的接口资源包括：供电接口，用于提供舱内载荷系统110所需的电能(例如，DC100V或DC28V)；信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据，例如，1553B总线用于传输载荷控制指令、采集遥测信息，百兆以太网用于支持试验数据的传输；以及热接口，用于舱内载荷系统110的通风散热和冷板散热。

参照图6，根据本发明的舱外标准载荷系统120包括多个舱外标准载荷和多个舱外载荷适配器。多个舱外载荷适配器与多个舱外标准载荷是一一对应的关系，一个舱外载荷适配器上固定安装一个舱外标准载荷。具体地，在舱外标准载荷的上方设置有机械臂目标适配器，可以利用机械臂与机械臂目标适配器相互配合来实现舱外标准载荷在舱外载荷适配器上的固定安装或更换。

参照图7，多个舱外载荷适配器还可以为多个舱外标准载荷提供接口，具体包括：供电接口，用于提供舱外载荷系统所需的电能(例如，DC100V)；以及信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据，例如1553B总线1553B总线用于传输载荷控制指令、采集遥测信息，百兆以太网用于支持实验数据传输。

此外，本发明的专用载荷系统130还包括在载人航天器发射期间随舱上行的专用载荷以及用于安装所述专用载荷的专用接口。

进一步地，专用载荷系统130还包括预留扩展接口，预留扩展接口设置在舱外，用于在载人航天器在轨运行时安装随运输飞船上行的载荷。图8示出了在载人航天器的舱外设置预留扩展接口。在空间站运营期间，通过运输飞船以货运补给的方式上行大型载荷，在机械臂和航天员的协助下可以通过预留扩展接口实现随运输飞船上行载荷的在轨组装。

具体地，上述专用接口或预留扩展接口提供的接口资源可包括：机械接口，用于实现随舱上行的专用载荷的固定安装或随运输飞船上行的载荷的在轨安装；供电接口，用于提供所述专用载荷系统所需的电能(例如，DC100V)；以及信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据，例如1553B总线用于传输载荷控制指令、采集遥测信息，百兆以太网用于支持试验数据的传输。

在根据本发明的载人航天器应用试验保障系统中，首先将试验载荷分为三类：舱内标准载荷、舱外标准载荷和专用载荷。然后针对每一类载荷设计相对应的舱内载荷系统、舱外载荷系统和专用载荷系统，并且设计每一类载荷的接口支持方式，配置标准化的机械支持、供电、指令遥测、数据通讯、热管理、人员/机械臂操作照料等资源。实现了为载荷试验提供多种接口资源，兼顾对应用试验提供服务保障的高效性与适应性，在空间站长寿命运行周期内实现平台资源利用最优化。

根据本发明的载人航天器应用试验保障系统，资源配置以标准化接口为主、专用接口为辅。标准化接口支持载荷在轨轮替，提升平台资源使用效率。专用接口用于支持永久性专用载荷项目，使用专用载荷的特别需求，实现平台资源利用最优化。并充分考虑平台对应用试验的扩展支持能力，设计有预留扩展接口，进一步提高空间站运营期间的试验保障能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述载人航天器应用试验保障系统包括：

舱内载荷系统，用于在载人航天器舱内设置舱内标准载荷；

舱外载荷系统，用于在载人航天器舱外设置舱外标准载荷；以及

专用载荷系统，用于在载人航天器舱外设置永久性专用载荷。

2.根据权利要求1所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述舱内载荷系统包括：

多个舱内标准载荷；

舱内载荷机柜，用于容纳所述多个舱内标准载荷；以及

接口面板，设置在所述舱内载荷机柜前部，用于为安装在所述舱内载荷机柜中的所述多个舱内标准载荷提供接口。

3.根据权利要求2所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述接口面板提供的接口包括：

供电接口，用于提供所述舱内载荷系统所需的电能；

信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据；以及

热接口，用于所述舱内载荷系统的通风散热和冷板散热。

4.根据权利要求1所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述舱外载荷系统包括：

多个舱外标准载荷；以及

多个舱外载荷适配器，用于安装所述多个舱外标准载荷，并且为所述多个舱外标准载荷提供接口。

5.根据权利要求4所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述多个舱外载荷适配器为所述多个舱外标准载荷提供的接口包括：

供电接口，用于提供所述舱外载荷系统所需的电能；以及

信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据。

6.根据权利要求4所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述多个舱外标准载荷上安装有机械臂目标适配器，用于与机械臂配合来在所述多个舱外载荷适配器上安装和更换所述多个舱外标准载荷。

7.根据权利要求1所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述专用载荷系统包括：

专用载荷，在载人航天器发射期间随舱上行；以及

专用接口，用于安装所述永久性专用载荷。

8.根据权利要求7所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述专用载荷系统还包括预留扩展接口，所述预留扩展接口设置在舱外，用于在所述载人航天器在轨运行时安装随运输飞船上行的载荷。

9.根据权利要求7或8所述的载人航天器应用试验保障系统，其特征在于，所述专用接口或所述预留扩展接口提供的接口资源包括:

机械接口，用于实现随舱上行的所述永久性专用载荷的固定安装或随运输飞船上行的载荷的在轨安装；

供电接口，用于提供所述专用载荷系统所需的电能；以及

信息接口，用于传输载荷控制指令、采集遥测信息和试验数据。