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哈工大为“天神”牵手贡献多项技术支撑 东北网11月2日讯(记者 孙晓锐)日前,我国首个空间实验室“天宫一号”与“神舟八号”飞船在深邃的太空中成功完成“天神”牵手,实现了载人航天工程首次空间交会对接任务。为了这次太空牵手的成功,“天神”在地面上预先做了成百上千次演习。以服务国家航天科技事业为己任的哈尔滨工业大学,参与了与此次交会对接相关的多个科技项目研发,攻克了多项技术难题,为“牵手”的成功提供了重要的技术支撑。   空间对接机构热真空试验台:营造太空“牵手”环境   天上“牵手”并不容易。因为太空环境非常恶劣,飞行器以相当于地面每秒7.9千米以上的高速飞行,高真空,微重力,会出现许多我们在地面上难以想象的问题。比如,在地面环境中轻易不会粘合在一起的金属块,在高真空的太空中会像粘合剂粘在一起甚至焊在一起那样无法分开,这就是“冷焊现象”。平时机器的轴承正常运转就要加注一些润滑剂,但是在高真空环境中液体很容易蒸发,加上在太空环境中物体在阳光照射下的阳面和阴面会有巨大的温差,一般的润滑剂根本无法使用。为了让“天神”能够适应这种环境,哈工大机器人研究所和上海805所合作研制了空间对接机构热真空试验台,这种试验台实现了全六自由度模拟、全电动控制,在专用操作室采用3维虚拟环境下的遥操作技术,据悉,我国是世界上第三个拥有此项技术的国家,这是我国第一次在真空罐内实现大型对接模拟试验,也是国内首次实现大型地面动态测试设备在真空条件下的试验测试。   “神八”上天之前,在这个试验台预先做了4次大型综合测试,通过完整模拟各种太空极限环境下的对接过程,获得测试机构在不同温度环境下的状态,成功排除了冷焊现象、大温差卡死等问题,实现并验证了高可靠性的真空润滑、大型复杂装配。   九自由度运动模拟系统:为“牵手”精准定位   “牵手”的正式说法应该是飞船与目标飞行器的交会对接。“交会是指两个或两个以上的飞行器在空间轨道上按预定的位置和时间靠近相会。对接则是指两个飞行器在空间轨道上实现机械结构上的连结。”哈工大控制与仿真中心姚郁教授介绍说。“天神”牵手要在高速飞行的条件下完成,位置稍有偏差都可能“擦肩而过”,甚至“迎面相撞”。因此,交会过程中必须实现精准定位,调整好双方的姿态才能顺利完成任务。这就需要在实施对接之前,导航、制导与控制系统应使飞行器的相对位置、相对姿态及相对速度都达到符合要求的技术状态。   哈工大负责研制的九自由度运动模拟系统就是用于模拟交会过程中神舟八号和天宫一号空间运动的地面仿真设备。这套设备主要包括目标三轴台、追踪三轴台、三维平动系统3部分。其中目标三轴台用于模拟目标飞行器即本次实验中的天宫一号的姿态变化,追踪三轴台用于模拟追踪飞行器即本次实验中的神舟八号姿态的变化,三维平动系统则用于模拟两个飞行器之间相对位置变化。3个部分都要实现三个维度的控制,即所谓九自由度运动模拟系统,3个部分联动实现“牵手”位置的精准定位。   在这个模拟系统的研制过程中,哈工大科研人员突破了机械结构设计、驱动与控制、测量与标定、高速实时通讯等多项关键技术,其综合指向精度指标达到国际领先水平。该系统于2008年正式投入使用,并开展了一系列相关试验,比2010年波音公司采用同类仿真设备的时间整整提前了两年。   对接机构综合试验台运动模拟器:模拟真实“牵手”   攻克了模拟环境和精准定位两道关口,关键的对接技术对于此次试验更加重要。完整的对接过程包括初步接触、捕获、校直缓冲、拉紧锁定等几个步骤。参与项目攻关的丛大成介绍说,对接机构综合试验台运动模拟器是对接机构综合试验台最重要的核心设备,它的目标功能是模拟常温与高低温环境中空间飞行器在对接过程中的相对运动,用于航天器空间对接机构的研制、测试和鉴定试验。该设备采用半物理仿真的方法,兼取数学仿真的灵活特性及物理模拟的真实性,实时模拟两个飞行器在设定对接初始条件下的对接动力学过程。
鞍钢加油,东北加油    5月17日,鞍山钢铁集团公司(Anshan Iron & Steel Group Co.,下称鞍钢)公告称,鞍钢与美国钢铁开发公司(U.S.Steel Development Co.)达成的广泛合作协议,将在美国投资兴建5个工厂,其中首家工厂将落户密西西比州,这将是中国钢铁行业在美国投资建设的第一家钢铁企业。    鞍钢集团总经理张晓刚称该项目将实现鞍钢“从产品输出向管理和技术输出”的转变,为鞍钢成为“全球布局、跨国经营的钢铁行业国际领军企业”迈出坚实的一步。    鞍钢集团是中央直属企业,现为国务院国资委直属的四家特大型钢铁企业之一,旗下有上市公司鞍钢股份(000898.SZ)。2009年鞍钢集团铁、钢、钢材产量均创历史最高水平,其中铁、钢产量双超2,000万吨,钢材产量达到1,900万吨,营业收入达800亿元人民币,利润31亿元。    鞍钢已与美国钢铁开发公司签订《股权投资协议》、《设备分包供应协定》《产品销售协定》等三个投资合作备忘录,并计划分期建立四个螺纹钢厂和一个电工钢厂,产品主要瞄准基建市场。首个螺纹钢厂位于美国密西西比州阿默利(Amory),目前已获得密西西比州颁发的环境许可,并完成土地平整及铁路交通建设。鞍钢并未进一步披露协议双方股权结构、交易金额等交易详细细节。据《华尔街日报》报道称,阿默利工厂的年产能尚未确定,预计为30万吨,其股权结构和财务细节可能会在1-2个月内敲定。    张晓刚称,鞍钢之所以在美国投资建设钢厂,出自三方面的考虑:一是美国经济刺激计划对钢铁需求巨大,但其国内线、棒材产能严重不足,奥巴马政府规定经济刺激计划基建项目所需钢材必须国内采购,当地建厂可以有效填充市场空缺。二是美国钢铁工业化发展十分成熟,钢铁电炉短流程的生产工艺和装备也很完善,鞍钢计划用10年左右的时间将短流程工艺装备引进国内,淘汰落后高炉流程,助力未来后工业化时代的中国钢铁工业,为降低国内钢铁业能源资源消耗、减少二氧化碳排放积累经验技术。第三是培养鞍钢的国际化经营人才。    据悉,目前全球钢铁工业有两大工艺流程:以高炉—氧气转炉炼钢工艺为中心的生产流程,即长流程;以废钢—电炉炼钢为中心的生产流程,即短流程。长流程炼钢的环境污染和废气、废物排放是短流程炼钢的4~5倍。此前,由于国内废钢资源紧缺,电力供需不平衡,造成电炉钢成本较高,导致了长流程发展过快,而电炉钢则呈下降趋势,应用技术积累经验不足。而发达国家多采用短流程炼钢,技艺精湛。    阿默利工厂将由加拿大设计,采用世界最先进的短流程生产工艺,主体设备和技术由意大利冶金设备巨头Danieli、Tenova等公司提供,采用最先进的无头连铸连轧技术(ECRTechnology),具有自动化程度高、生产周期短、成本低、回收期短等诸多优点,所生产的棒材部分由日本丸红株式会(Marubeni)和鞍钢承销,主要供应美国东南部地区和拉丁美洲以替代进口,预期经济效益可观。目前,美国Jefferies、高盛、SAC、Highline等投资银行高度关注项目进展并已拟定融资方案,密西西比州政府也已承诺为鞍钢在美国的阿默利项目提供财政补贴。    此项目尚待监管部门进一步审批。商务部发言人姚坚5月17日在例行新闻发布会上称,支持中国钢企在美国设厂,但商务部目前还没有收到此案的申请
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