物聯網在航天領域的應用
物聯網的發展對航天領域的影響主要包括兩個方面:對航天產業鏈的影響以及對航天運載器發射和飛行過程的影響。
物聯網與航天產業鏈
航天技術的發展推動著眾多產業的技術進步,尤其是高性能金屬材料的進步以及制造技術的發展。物聯網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原材料、設備、產品質量以及人員的管理,生產工藝的精準控制與生產環境的安全監控。
以航天產品最重要的產品質量管理為例目前航天型號產品的質量由嚴格的產品研制過程質量管理來控制。但是作為龐大的系統工程,航天型號產品的供應配套商數量非常巨大,以“神舟”飛船為例,僅元器件供應商就上千家。面對數量如此眾多的供應商,如何對供應商產品質量形成過程以及對各級供應商產品質量形成過程進行管控,已經成為航天產品質量管理的難點。同時,由于缺乏各級供應商的產品質量過程信息,在質量問題發生時,質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。這些問題已經成為航天型號產品質量管理的瓶頸,迫切需要相關的方法和技術來解決。
而將物聯網應用于航天產品質量管理具有良好的前景。物聯網網絡監控貫穿于從原材料的采集到成品出廠的整個過程,航天產品的質量檢測滲透到航天產品生產的每個環節。即物聯網首先會對原材料的來源和質地進行檢測,防止假冒的材料進入生產環節。之后在產品生產過程中,物聯網不僅會對產品材料的質量進行實時的、全程的檢測,而且還要對產品加工工藝進行監控,確保產品的任何生產環節都不出現失誤或減少失誤。在整個物聯網覆蓋下,航天產品的質量一直處在透明化管理中,以便有效保證航天產品各個方面的指標,從生產源頭上避免一些安全問題。
物聯網與航天器飛行過程
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,是航天飛行任務規劃所要解決的基本問題,也是物聯網的內容,可以稱為飛行器發射和運行的地面檢測和控制物聯網。
此外,在航天器飛行過程中,由于航天系統通常是由運載系統、航天器系統以及為航天器的發射、跟蹤、控制、管理提供支持的測發系統、測控系統四大部分組成的一個大系統,是一個典型的涉及多人、多機、多環境的復雜工程系統。對航天系統而言,故障可能來自大系統的任何一個部件、子系統或分子系統,也可能來自航天器與運行環境的沖突,或來自環境突變,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。以上討論的各監測、控制系統其實就是物聯網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,航天特殊環境可以影響到航天員的生活質量和身體健康。對飛行員來說,任何的不適也可能導致嚴重的后果,使用物聯網技術檢測飛行員的生理特征變化,實時監控飛行艙環境(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,還可以使用物聯網技術在無人航天器上自動采集航天飛行數據以及飛行任務中既定的目標數據(如誘變物種的細微變化),有效保證航天飛行按計劃進行。