“神九”工程实现多个突破
神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号目标飞行器再次实现完美对接。中国航天史上极具突破性的一章由此掀开，中国航天人的“太空筑巢”之梦又成功地迈出关键一步。3位航天英雄已凯旋，但神舟上的技术，我们说不完。
环控装置
精心呵护航天员生命之舟
神舟九号任务的特点是载人交会对接，因此任务的难点也由“神八”任务中的验证交会对接技术，变为确保航天员生命安全。
航天员要在太空中生存并进行科研试验活动，首先必须有一个舒适安全的工作和生活环境，同时还要对航天员的生理参数进行有效监测，确保航天员各项生理指标正常。
航天科技集团九院771所为神舟九号飞船研制了环境控制数据处理装置、舱载医监设备主机以及逃逸控制器等多种产品，为确保航天员生命安全并顺利实施交会对接任务做出了突出贡献。
可别小看这个环境控制数据处理装置，因为在太空高温、低温、高真空、高辐射的环境下运行的飞船上，人类任何普通的活动都会变得异常复杂。
例如呼吸。据科学测算，人每天呼吸、排汗可产生1公斤多的水汽。在飞船几十立方米的空间内，如果不及时进行除湿，这些水汽就会停留在飞船内，进而在舱壁、仪表盘上形成冷凝水，极易造成线路短路使飞船发生故障，同时对航天员的身体健康造成巨大隐患，给任务实施带来不利影响。
由771所研制的环境控制和生命保障数据处理装置就负责在航天员发汗时，及时对飞船内的环境进行调节除湿，以确保航天员的生存环境；同时还对返回舱内的温度、湿度、烟火报警、灭火指令等进行有效控制。
它安装在飞船返回舱的大底，是负责环境控制和生命保障分系统中测量控制子系统的数据采集、处理和控制单元。它负责实时采集并计算返回舱内的氧气、氮气、二氧化碳等气体含量，通过压力控制，保持适合人体生存的常压状态。
为确保高可靠性，该装置采用双机热备份工作模式，从飞船塔架待命到发射入轨再到返回着陆全过程工作，并且该设备还能对自身进行自检及双机的冗余管理。
实际上，为确保航天员生存环境绝对安全，担任着为航天员生命“护航”角色的还有九院539厂。他们为航天员提供了生物监测组件，主要包括气体粒子检测装置和表面微生物检测装置两部分。一部分是用来监测气体表面微粒，即舱体空气的清洁度；另一部分，用来监测摆放食品等航天员用具的台面的清洁度。
舱载医监设备
航天员的“贴身小护士”
航天员一旦进入太空，真正的考验才刚刚开始。在太空中，飞船每90分钟就绕地球一周，相当于地面上一个昼夜。而人体由于长时间待在地面上，日出而作、日落而息，已经形成了固定的生物钟。
试想一下，如果突然把人体的生物钟拨快16倍，将是怎样一种情况。
此外，在太空中微重力的影响下，人体的方位感荡然无存，这要比晕车还难受百倍。航天员虽然经过训练，但是面对这样复杂恶劣的环境，若身体健康一旦出现状况，而又没有医生现场治疗，该怎么办？
这就要用到771所研制的舱载医监设备。它是载人运输飞船航天员生理信息测量系统的数据处理中心，担负着航天员“贴身小护士”的角色，可实时全程监测1—3名航天员在飞行过程中的心电、心率、呼吸、体温、血压等数字生理信息数据，实施飞行期间对航天员的医学监督及医学保障。同时通过遥测和通讯装置将检测到的信息传送到地面，供地面医务工作者观察、分析、指导航天员应对突发的健康状况。
为了提高设备可靠性，771所的研制团队为设备主机采用了双机冗余结构，双机冗余即两台完全一样的计算机组成，当一台计算机发生故障时可以立即切换到另一台计算机工作，这样就能有效避免因单机故障无法维修而导致整个系统失效的情况，使设备可靠性大大提高。
另外，航天员在飞船中活动频繁，人体血压、脉搏等弱信号的采集比较困难，与一般医用监测仪器相比，舱载医监设备在功能、体积、环境等方面大不相同。除了需要高可靠和安全外，还要具备检测、存储、传输和处理的功能，检测到的信号要通过多种通道传输到主机仪表和装置，从而实现对航天员实施全面有效的医学监督，确保航天员身体健康，高效地完成所承担的工作任务，并能安全返回地面。
人控IMU
力保实现完美对接
距离地球表面约400公里处，天宫一号目标飞行器正平稳飞行。只见神舟九号飞船正缓缓靠上前去，飞船内，航天员全神贯注操作手柄，两个大型飞行器越靠越近，指挥大厅内鸦雀无声。
而万一航天员在手控交会对接中出现异常，怎么办？别急，聪明的航天人早就想到了这种情况，并已经准备好了应对措施。
若出现上述情况，安装在航天员座椅下一个小巧玲珑又完全静音的黑盒子立即启动，迅速捕获飞船位置、姿态，指导航天员完成手控交会对接。
这个仅有十几厘米见方的黑盒子就是由九院13所研制生产的手控光纤陀螺惯性测量单元，简称人控IMU。它是神舟飞船制导导航和控制分系统的重要组成部分，与航天员所用的控制系统互为冗余，进而形成“双保险”确保飞船导航控制系统万无一失。
人控IMU的研制以自主创新为立足点，努力突破技术瓶颈和技术封锁，通过一系列技术攻关和发明创新，取得了新型全固态惯性技术在我国载人航天工程上成功应用的重大突破，实现了关键技术跨越5—10年、单项技术达到世界先进水平的跨越式发展。
早在神舟七号飞船上，其研制的手控光纤惯组已实现了光纤陀螺在中外载人航天飞行史上的首次应用，对于惯性技术和载人航天技术都具有重要意义。
“神九”人控IMU是13所设计生产的一款重要产品，代表了光纤陀螺精度的最高水平，较“神七”提高了5倍。这个目标处处凝结着研制团队的智慧和汗水。
对于载人飞船来说，每一克的重量都极为珍贵，需要精打细算。初样阶段研制一开始，总体单位就要求组合重量比模样件时减少25%，这是当时研制团队碰到的最头疼的问题。对于一只结构紧凑、机理复杂的光纤陀螺仪，“减肥”1/4谈何容易！
陀螺的光、电元器件选型已经精益求精，改动选型就意味着陀螺的技术指标发生变化，这显然不可行。唯一的途径是从陀螺的结构设计上做文章，然而更改结构会对陀螺的力学、热学等环境适应性产生影响，尤其是结构减轻重量，一般来说，很有可能导致产品的力学特性劣化。种种限制让研制人员觉得是“带着镣铐跳舞”，难以施展手脚。
困难并没有使他们退缩，经过慎重考虑，团队领导为大家打开了另一条思路：选用轻质的结构材料解决减重问题。
一场场热火朝天的讨论，一轮轮大刀阔斧的创新设计，一次次精益求精的修改……渐渐地，一个崭新的设计方案呈现在大家面前。经过仿真模拟，不但重量达标，力学性能居然还能得到明显优化。
但是，“如此脱胎换骨的结构改动会不会影响到陀螺指标？力学性能真的有模拟的那么好？”前来听取工作进展的总体单位提出了自己的担心。
面对疑虑，研制团队负责人果断拍板：立刻投产试验件，用实际测试结果说话。
团队立刻开始了全面的指标测试，连续9天24小时昼夜不停，大量的数据被整理出来，每一份测试报告都令人欣喜：陀螺重量减轻26%，力学、热学性能均有明显优化，陀螺指标依然优异，光线陀螺研制团队的辛苦付出获得了丰厚回报。
惯性器件
飞行器的“明亮双眸”
对于普通人来讲，惯性器件可能是一个陌生的词汇，但是在航天领域，却是众人皆知的关键技术。它在交会对接过程中，发挥着至关重要的作用。
在外人眼中，两个大型航天器在广袤的宇宙中交会对接时，仿佛速度极慢，其实不然。要知道，神舟九号飞船和天宫一号目标飞行器都是在距离地球表面400公里的地方，基本是以第一宇宙速度每秒7.9公里的高速运行，这要比子弹还快，在这样的情况下要实现准确交会对接就要对飞船进行高精度控制，这对飞船的导航系统是严峻的考验。
这就要靠中国航天科技集团九院13所研制的惯性器件，它和计算机系统、伺服系统一起构成火箭的控制系统，为运载火箭和飞船提供飞行姿态、方位、速度、位置等信息，是飞行器和稳定系统的基础，它就像火箭和飞船的“明亮双眸”，在广袤的太空中为神舟九号飞船指引航向。
在此次任务中，为了大大提升惯性测量系统的可靠性，同时将入轨精度提高一个数量级，九院13所惯性技术专家们日以继夜，攻克了许多设计和工艺难关。
他们用先进的冗余技术，较好地满足了发射任务的可靠性要求。所谓冗余，指的是通过多重备份来增加系统的可靠性。当系统某个部件发生故障时，冗余配置的部件就会立即启动代替故障部件的工作，继续使系统正常工作。
此次任务中设计人员为控制系统配备了两套捷联惯性测量组合，并通过技术手段打通了二者之间的绿色通道。它们就像一对双胞胎，通力协作、互为补充，阻断故障的可能性。
此外，为了万无一失，设计人员在系统级冗余设计理念的基础上，对每套惯性测量组合中的仪表系统都进行了“备份”，也称仪表级冗余设计。由于仪表系统之间完全独立，在遇到故障情况时，会有相应的备份继续工作保障系统正常运行，这就像是为产品上了一份双保险，最大程度地做到使产品万无一失。
