Obsah > Aktuality > Články > MEDS ("skleněný kokpit")

Systém MEDS raketoplánu Atlantis

Jednou z velmi významných změn ve vnitřním vybavení kabiny raketoplánu Atlantis, provedenou v průběhu 10 měsíců údržby a skončenou v září 1998, byla kompletní výměna palubní desky. Původní palubní deska obsahovala tři v současné době již zastaralé katodové obrazovky a další elektromechanické přístroje, jejichž údržba byla stále komplikovanější. Do čelní palubní desky raketoplánu byl namontován tzv. víceúčelový elektronický zobrazovací subsystém MEDS (Multifunction Electronic Display Subsystem). Je tvořen devíti barevnými kapalně krystalickými obrazovkami (displejemi). Každá z těchto obrazovek má rozměry 20×21 cm2, hmotnost asi 9 kg, k činnosti potřebuje příkon 67 W a rozlišovací schopnost je přibližně 81 bodů (pixelů) na cm2. Obrazovka má 16 základních barev a zorný úhel činí ±60° v horizontálním a +45° /-10° ve vertikálním směru. Obrazovka je řízena aktivní XY matricí, tvořenou sítí na sebe kolmých ( a vzájemně izolovaných) vodičů. V každém průsečíku sítě X a Y vodičů je napařen tenkovrstevný transistor TFT (Thin Film Transistor). Kontrast každého pixelu (zobrazovacího elementu) je řízen jedním transistorem. Tranzistor je ovládán pulsy, přicházejícími sítí X vodičů a otevírá či zavírá ovládací napětí ze sítě Y, působící v místě patřičného pixelu na kapalný krystal. Podotkněme, že síť XY vodičů i TFT transistory, které jsou napařené na skleněné plochy obrazovky, jsou přirozeně natolik tenké, že jimi světlo prochází. Vlivem elektrického napětí se molekuly (optická osa) kapalného krystalu natáčí a tak se mění i zobrazovaný kontrast. Zájemcům, kteří by se chtěli dozvědět něco více o funkci kapalného krystalu v zobrazovači či TV obrazovce, je určena poznámka v závěru příspěvku.

Kapalně krystalické obrazovky pro raketoplán jsou odvozené od podobných obrazovek, užívaných v dopravních letadlech Boeing 777. Byly vyvíjeny od roku 1997 firmou Honeywell Space Systems. Pomocí těchto obrazovek mohou astronauti sledovat všechny vitální a aktuální informace o stavu raketoplánu. Obrazovky jsou schopné poskytovat informace ve formě dvou či třídimenzionální representace, v případě nutnosti lze přehrávat i videozáznamy. Ovládají se jednak klasickými klávesnicemi, případné jejich další funkce lze vyvolat speciálními klíči pod obrazovkami. Informace lze přepínat na libovolnou obrazovku podle specifických potřeb posádky při každém jednotlivém letu.

Další dvě obrazovky MEDS jsou umístěné v zadní části letové kabiny pro potřeby řízení operací v nákladovém prostoru.

Použití plochých kapalně krystalických obrazovek MEDS sníží jednak náklady na jejich údržbu, zvýší bezpečnost provozu, neboť odpadá použití vysokého napětí potřebného pro provoz starých katodových obrazovek a dále se též zvětší i možnost zálohování obrazovek. Záměnou původních katodových obrazovek za obrazovky MEDS se snížila hmotnost raketoplánu asi o 23 kg. Jelikož se tento úbytek hmotnosti realizoval v přední části raketoplánu, posunulo se těžiště prázdného raketoplánu asi o 7,5 mm směrem k zadní části raketoplánu. Ploché obrazovky též zjednoduší výcvik posádek.

Postupné zdokonalování palubní desky raketoplánu je zdokumentováno v knize: D.R. Jenkins: Space Shuttle - The History of Developing the National Space Transportation System, 2nd edition, Walsworth Publishing Co., Missouri 1996.

 

Pilotní kabina raketoplánu Atlantis s MEDS

Pilotní kabina raketoplánu Atlantis s MEDS

Pilotní kabina raketoplánu Atlantis s MEDS

Pilotní kabina raketoplánu Atlantis s MEDS

(lek)


Poznámka: Kapalný krystal je kapalná fáze organické látky s protáhlými molekulami. Tyto molekuly mají v určitém teplotním intervalu (např. od –20° C do 50° C) uspořádávat se rovnoběžně. Toto orientační uspořádání molekul je v určitém smyslu analogické pořádku v pevném krystalu a tak tato kapalina vykazuje současně vlastnosti kapaliny (teče) i krystalu (orientační uspořádání molekul) a proto se užívá název ”kapalný krystal”. Dokonalému uspořádání molekul kapalného krystalu ovšem pomáhá i úprava skleněných desek, mezi kterými je kapalný krystal uzavřen: na sklech je nejen napařen systém elektrod a tranzistorů (tak tenkých, že jimi světlo prochází!), ale toto vše je ještě překryto orientační vrstvou SiO2, zabezpečující zvolenou a definovanou orientaci molekul (orientace molekul = orientace optické osy kapalného krystalu) v objemu obrazového elementu, který mívá rozměry (u komerčních obrazovek) 0,3×0,3 mm2 (i menší). Kromě toho jsou zvnějšku na skleněné desky přilepeny polymerní tažené fólie (tahem jsou dlouhé polymerní řetězce orientovány zhruba jedním směrem, a tak fólie působí jako polarizátor či analyzátor světla). Displej TV obrazovky je osvětlená plošným zdrojem světla zezadu, světlo se polarizuje ve vstupní fólii, projde kapalným krystalem, který podle orientace molekul změní jeho polarizaci a podle vzájemné orientace polarizace výstupního světla a výstupního polarizátoru se propustí určitá část světla (stupeň šedi či barevný odstín – pro barvu je třeba tří obrazových elementů přelepených barevnými filtry a kombinacekontrastu na těchto třech bodech dává výslednou barvu). Každý obrazový element tak modifikuje intenzitu světla, které jím prochází, a tím se na obrazovce vytváří celkový výsledný obraz.

Směr orientace molekul (optickou osu) kapalného krystalu, definovaný bez napětí orientačními vrstvami na skleněných deskách, lze měnit přiložením nízkého napětí (řádově několik voltů, ale pozor: při tloušťce displeje 20-30 mikrometrů jde vlastně o kV/cm!) na napařené průhledné elektrody. Tak je možné průběžně modifikovat uspořádání kapalného krystalu v obrazovém elementu a tudíž i jeho optickou propustnost. Právě tohoto jevu se využívá v řadě známých aplikací jako jsou zobrazovače (displeje) v náramkových hodinkách, v telefonních automatech či monitory přenosných počítačů případně kapesních TV přijímačů (časem by mohly být nahrazeny naše katodové počítačové monitory plochými kapalně krystalickými obrazovkami. Je zde však konkurence díky plochým plazmovým obrazovkám, o kterých se zatím tvrdí, že jsou výhodnější pro velkoplošné TV obrazovky).

Fotografie:

Pohledy do pilotní kabiny raketoplánu ATLANTIS s devíti kapalně krystalickými zobrazovači na palubní desce.


Aktualizováno: 13.03.2001

[ Obsah | Novinky v kosmonautice | Články | STS-101 ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.