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杨利伟解读:“太空加油”牛在哪儿

字号+ 作者:李期 来源:摘自站群云主机 2017-06-26 23:46:19 我要评论

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  日前,经过两个月的“天舟一号天宫二号组合体”飞行后,天舟一号按计划与天宫二号实施撤离,进入独立运行阶段。在此之前,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成了两次推进剂在轨补加试验,进一步验证了这一关键技术的可靠性。“推进剂在轨补加试验非常圆满,可以说是空间实验室阶段的收官之战。”中国载人航天工程办公室副主任杨利伟说。

  推进剂补加,被大众亲切地讲成是给空间站的“太空加油”。这个太空加油到底厉害和神秘在哪儿?在国际空间领域,这项技术有何突破?为什么能赢得如此高的评价和欢呼呢?

  对此,杨利伟向中国青年报?中青在线记者解释,“就像飞机需要加油,未来空间站长期在轨运行也需要加油,这项任务就由天舟货运飞船来完成。”这是建设空间站必须掌握的一项关键技术。空间站核心舱在发射升空时,携带的推进剂有限,这就需要货运飞船对它进行燃料补加。

  杨利伟着重指出:这项技术的成功突破,为我国空间站组装建造和长期运营扫清了能源供给的最后障碍。

  在天舟一号前,掌握推进剂在轨补加技术的国家只有俄罗斯、美国,欧空局、加拿大、日本等也在此方面进行着积极的研究探索。为完成好推进剂在轨补加任务,杨利伟说,我们做了几项准备工作:

  第一步,提高了天舟一号和天宫二号的对接精度。在天舟一号飞行任务中,飞船携带了约两吨的推进剂,要为天宫二号进行3次燃料补加。开展太空加油,要比给汽车加油复杂得多,一次加油,分成29个步骤,每一步都要精心控制才能实现。太空加油过程中,最怕出现推进剂泄漏,科研人员通过大量技术攻关和方案论证,将天舟一号和天宫二号的对接精度提高了一倍,确保天舟一号把“加油枪”准确无误地插入“加油口”,两个航天器的对接机构衔接得严丝合缝,为完成在轨补加任务打好了基础。同时,首创性地设计了浮动断接器,通过浮动来消除两个对接机构的小偏差,实现更精准的对接,满足补加的密封要求。

  第二个进步是,采用了推进和补加一体化的设计方案,货运飞船除了自身推进系统,还有开展在轨补加的补加系统。天舟一号采用了推进系统和在轨补加系统一体化设计,也就是把推进系统和补加系统之间连接起来,补加系统的推进剂供应推进系统的发动机工作,推进系统的推进剂可以用于补加,从而实现推进剂的最大化利用。而且一旦某个系统出现故障,还可以通过隔离及切换,确保推进和补加均可顺利完成。

  第三,是采用了无增压气体损耗的气体回用法进行在轨补加。这种方法系统设计难度较大,但气体资源利用率高,科研团队为天宫二号配备了国内最大的金属膜盒储箱,内有管理装置。在两个航天器精准对接后,天宫二号贮箱内的气压调低,两个航天器燃料贮箱间形成压差,液体推进剂从压力高处向低处流动,实现天舟一号对天宫二号的“加油”。

  这里说的“油”,实际上是燃烧剂和氧化剂两种推进剂。杨利伟说:“两者不能见面,否则会发生燃烧、爆炸。”因此每次补加结束后,为保持管路清洁以便后续多次补加,天舟一号须对补加管路里的推进剂实施吹除,同时确保吹除过程尽可能不污染飞行器的表面。值得一提的是,在太空真空环境下吹除液体推进剂,面临复杂环境和物理过程考验,国内尚无先例。

  接下来,我们就期待着天舟一号第三次交会对接的精彩表现了。(通讯员 肖建军 中国青年报?中青在线记者 堵力)

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本文由站群云主机 gov.fudanmianyi.com实习记者刘鳗慧整理编辑报道!



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