物聯(lián)網(wǎng)在航天領域的應用
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對航天領域的影響主要包括兩個方面:對航天產(chǎn)業(yè)鏈的影響以及對航天運載器發(fā)射和飛行過程的影響。
物聯(lián)網(wǎng)與航天產(chǎn)業(yè)鏈
航天技術的發(fā)展推動著眾多產(chǎn)業(yè)的技術進步,尤其是高性能金屬材料的進步以及制造技術的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)可用于高性能金屬材料如鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、金屬間化合物、鎂合金以及金屬磁性材料生產(chǎn)原材料、設備、產(chǎn)品質(zhì)量以及人員的管理,生產(chǎn)工藝的精準控制與生產(chǎn)環(huán)境的安全監(jiān)控。
以航天產(chǎn)品最重要的產(chǎn)品質(zhì)量管理為例目前航天型號產(chǎn)品的質(zhì)量由嚴格的產(chǎn)品研制過程質(zhì)量管理來控制。但是作為龐大的系統(tǒng)工程,航天型號產(chǎn)品的供應配套商數(shù)量非常巨大,以“神舟”飛船為例,僅元器件供應商就上千家。面對數(shù)量如此眾多的供應商,如何對供應商產(chǎn)品質(zhì)量形成過程以及對各級供應商產(chǎn)品質(zhì)量形成過程進行管控,已經(jīng)成為航天產(chǎn)品質(zhì)量管理的難點。同時,由于缺乏各級供應商的產(chǎn)品質(zhì)量過程信息,在質(zhì)量問題發(fā)生時,質(zhì)量追溯變得非常困難。面對日益增加的型號,“舉一反三”的任務和難度也越來越大。這些問題已經(jīng)成為航天型號產(chǎn)品質(zhì)量管理的瓶頸,迫切需要相關的方法和技術來解決。
而將物聯(lián)網(wǎng)應用于航天產(chǎn)品質(zhì)量管理具有良好的前景。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡監(jiān)控貫穿于從原材料的采集到成品出廠的整個過程,航天產(chǎn)品的質(zhì)量檢測滲透到航天產(chǎn)品生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)。即物聯(lián)網(wǎng)首先會對原材料的來源和質(zhì)地進行檢測,防止假冒的材料進入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。之后在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,物聯(lián)網(wǎng)不僅會對產(chǎn)品材料的質(zhì)量進行實時的、全程的檢測,而且還要對產(chǎn)品加工工藝進行監(jiān)控,確保產(chǎn)品的任何生產(chǎn)環(huán)節(jié)都不出現(xiàn)失誤或減少失誤。在整個物聯(lián)網(wǎng)覆蓋下,航天產(chǎn)品的質(zhì)量一直處在透明化管理中,以便有效保證航天產(chǎn)品各個方面的指標,從生產(chǎn)源頭上避免一些安全問題。
物聯(lián)網(wǎng)與航天器飛行過程
在航天飛行任務中,如何設計航天器的飛行過程,如何確定地面對航天器的控制操作,如何制定飛行控制計劃等,是地面飛行控制中心面臨的重大問題,是航天飛行任務規(guī)劃所要解決的基本問題,也是物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容,可以稱為飛行器發(fā)射和運行的地面檢測和控制物聯(lián)網(wǎng)。
此外,在航天器飛行過程中,由于航天系統(tǒng)通常是由運載系統(tǒng)、航天器系統(tǒng)以及為航天器的發(fā)射、跟蹤、控制、管理提供支持的測發(fā)系統(tǒng)、測控系統(tǒng)四大部分組成的一個大系統(tǒng),是一個典型的涉及多人、多機、多環(huán)境的復雜工程系統(tǒng)。對航天系統(tǒng)而言,故障可能來自大系統(tǒng)的任何一個部件、子系統(tǒng)或分子系統(tǒng),也可能來自航天器與運行環(huán)境的沖突,或來自環(huán)境突變,甚至還會來自技術人員的誤操作,而任何一個小的故障都可能造成昂貴的航天器的損壞,威脅航天員的生命安全。以上討論的各監(jiān)測、控制系統(tǒng)其實就是物聯(lián)網(wǎng)在航天器及其運行過程中的具體應用。
另外,航天飛行特別是空間站及長期載人航天飛行中,航天特殊環(huán)境可以影響到航天員的生活質(zhì)量和身體健康。對飛行員來說,任何的不適也可能導致嚴重的后果,使用物聯(lián)網(wǎng)技術檢測飛行員的生理特征變化,實時監(jiān)控飛行艙環(huán)境(包括溫度、重力等),對航天飛行員的生命安全以及飛行任務的順利進行也同樣意義重大。當然,還可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術在無人航天器上自動采集航天飛行數(shù)據(jù)以及飛行任務中既定的目標數(shù)據(jù)(如誘變物種的細微變化),有效保證航天飛行按計劃進行。