物联网在航天领域的应用
物联网的发展对航天领域的影响主要包括两个方面:对航天产业链的影响以及对航天运载器发射和飞行过程的影响。
物联网与航天产业链
航天技术的发展推动着众多产业的技术进步,尤其是高性能金属材料的进步以及制造技术的发展。物联网可用于高性能金属材料如铝合金、钛合金、高温合金、超高强度钢、金属间化合物、镁合金以及金属磁性材料生产原材料、设备、产品质量以及人员的管理,生产工艺的精准控制与生产环境的安全监控。
以航天产品最重要的产品质量管理为例目前航天型号产品的质量由严格的产品研制过程质量管理来控制。但是作为庞大的系统工程,航天型号产品的供应配套商数量非常巨大,以“神舟”飞船为例,仅元器件供应商就上千家。面对数量如此众多的供应商,如何对供应商产品质量形成过程以及对各级供应商产品质量形成过程进行管控,已经成为航天产品质量管理的难点。同时,由于缺乏各级供应商的产品质量过程信息,在质量问题发生时,质量追溯变得非常困难。面对日益增加的型号,“举一反三”的任务和难度也越来越大。这些问题已经成为航天型号产品质量管理的瓶颈,迫切需要相关的方法和技术来解决。
而将物联网应用于航天产品质量管理具有良好的前景。物联网网络监控贯穿于从原材料的采集到成品出厂的整个过程,航天产品的质量检测渗透到航天产品生产的每个环节。即物联网首先会对原材料的来源和质地进行检测,防止假冒的材料进入生产环节。之后在产品生产过程中,物联网不仅会对产品材料的质量进行实时的、全程的检测,而且还要对产品加工工艺进行监控,确保产品的任何生产环节都不出现失误或减少失误。在整个物联网覆盖下,航天产品的质量一直处在透明化管理中,以便有效保证航天产品各个方面的指标,从生产源头上避免一些安全问题。
物联网与航天器飞行过程
在航天飞行任务中,如何设计航天器的飞行过程,如何确定地面对航天器的控制操作,如何制定飞行控制计划等,是地面飞行控制中心面临的重大问题,是航天飞行任务规划所要解决的基本问题,也是物联网的内容,可以称为飞行器发射和运行的地面检测和控制物联网。
此外,在航天器飞行过程中,由于航天系统通常是由运载系统、航天器系统以及为航天器的发射、跟踪、控制、管理提供支持的测发系统、测控系统四大部分组成的一个大系统,是一个典型的涉及多人、多机、多环境的复杂工程系统。对航天系统而言,故障可能来自大系统的任何一个部件、子系统或分子系统,也可能来自航天器与运行环境的冲突,或来自环境突变,甚至还会来自技术人员的误操作,而任何一个小的故障都可能造成昂贵的航天器的损坏,威胁航天员的生命安全。以上讨论的各监测、控制系统其实就是物联网在航天器及其运行过程中的具体应用。
另外,航天飞行特别是空间站及长期载人航天飞行中,航天特殊环境可以影响到航天员的生活质量和身体健康。对飞行员来说,任何的不适也可能导致严重的后果,使用物联网技术检测飞行员的生理特征变化,实时监控飞行舱环境(包括温度、重力等),对航天飞行员的生命安全以及飞行任务的顺利进行也同样意义重大。当然,还可以使用物联网技术在无人航天器上自动采集航天飞行数据以及飞行任务中既定的目标数据(如诱变物种的细微变化),有效保证航天飞行按计划进行。