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這位太空“快遞小哥”身手不凡 專家詳解天舟二號貨運飛船相關技術細節

2021年05月30日 07:29:56 來源: 新華每日電訊

  5月29日晚,天舟二號貨運飛船在海南文昌航太發射場發射升空。作為首個與我國空間站進行對接的航太器,天舟二號攜帶了多人多天的生活物資,包括空氣、食物和出艙航太服,以及大量推進劑和空間站實驗設備,為空間站提供推進劑補加和軌道維持等服務,被形象地稱為太空“快遞小哥”。

  天舟二號貨運飛船由貨物艙、推進艙兩個艙段組成。中國航太科技集團八院承擔了電源分係統、對接機構分係統、推進艙結構與總裝、測控通信子係統、總體電路分係統推進艙電纜網等研制任務。

  在軌時間最長的交會對接

  滿載貨物的天舟二號貨運飛船,把物資和設備送進核心艙、實現推進劑補加,必須在船與艙之間建立起高可靠的剛性連接,這離不開八院805所抓總研制的對接機構分係統。

  交會對接,是指兩個航太器(飛船、空間實驗室、空間站等)在空間軌道上會合、並在結構上連成一個整體的技術,是實現空間站、太空平臺和空間運輸係統的空間裝配、回收、補給、維修、航太員交換及營救等在軌道上服務的先決條件。

  我國是世界上第三個獨立掌握太空交會對接技術的國家,自2011年以來,共實施了10次空間交會對接,圓滿實現了首次無人/載人交會對接,並驗證了在軌補加技術,為空間站建設打下了堅實的基礎。

  但與以往任務不同,此次空間站對接的噸位大、對接後組合體飛行時間長,是迄今在軌時間最長的交會對接。為了適應天和核心艙22噸的對接目標、以及未來空間站180噸的對接任務,八院805所設計師對第一代對接機構進行了升級改進,創新性地提出可控阻尼的控制思路,用來緩衝大噸位航太器對接過程中産生的撞擊能量。

  經過544次倣真分析和317次地面試驗後,設計師充分驗證阻尼器的各項功能和性能指標,使原本8噸的對接能力提升到180噸,確保了大型航太器對接的可靠性和安全性。

  在太空撐起了一把“遮陽傘”

  天舟二號貨運飛船飛行模式復雜,與核心艙形成組合體在軌飛行期間,飛船尾部對著太陽的區域,可能會出現推進艙內的發動機溫度環境過高的情況。為了減少太陽熱流的影響,推進艙總裝設計團隊增加了特殊的遮光隔熱裝置,為正推發動機在太空撐起了一把“遮陽傘”。

  據八院天舟貨運飛船推進艙總裝主任設計師李傳吟介紹,研制團隊為此做了大量的倣真分析,新增遮光板後,發動機噴管處溫度大幅降低,可對發動機工作性能産生有效保護,從而為空間站組合體的在軌飛行控制提供有力支撐。

  當核心艙與貨運飛船成功對接後,在組合體的飛行模式下,為確保各艙段及貨運飛船自身的發電能力,核心艙與貨運飛船將實現並網供電。核心艙可為貨運飛船提供最高2000瓦的供電;同時,貨運飛船也能為核心艙提供1000瓦左右的供電,以應對空間站可能出現的特殊情況。

  為了接受來自核心艙2000瓦的電力“饋贈”,貨運飛船還需經歷“高壓並網”的適應過程。同時,還可通過分流調節器,將太陽電池翼多余的電進行分流,實現電源分係統的智能化管理。此外,根據鋰離子蓄電池在軌壽命周期,研制人員設置了7種充電控制方式,確保飛船的供電萬無一失。

  讓航太員在天地間高速通信

  在八院電子所研制團隊的攻關下,天舟二號貨運飛船的乙太網通信功能也進行了全面升級,增加了空間站天地互聯網數據代傳功能和天地互聯網組播分發功能,在不增加通道頻寬的情況下,使地面、空間站能同時收發視頻、音頻數據。

  據八院電子所設計師鄧松峰介紹,正是有了這臺功能升級的“通信神器”,未來航太員在空間站裏的生活將不再枯燥,航太員可以視頻通話,也可以即時接入移動終端,還可以上網衝浪、聽音樂、看視頻,天地間的距離將不再遙遠。(記者 張建松)

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