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-昨晚,天宮一號順利昇空特派記者周馨攝
本報記者胡曉晶通訊員游本鳳
『我在宇宙等著你!』——作為我國首個空間實驗室目標飛行器,天宮一號的成功發射只是開始,好戲還要看11月初與神舟八號的對接。今後一月間,獨處宇宙的『天宮』到底要靠哪些上海專利和上海首創做保障?據悉,在天宮一號項目的三大風險點中,滬產的對接機構和高壓電池就佔了兩席。另外,未來對接要想成功,上海造的推進系統也將功不可沒。
『大牛』『小牛』對接能對准
今晨,天宮一號成功變軌,等候一個月後『神八』的到來。讓天宮一號順利實現變軌的是由上海空間推進研究所研制的推進分系統。
推進分系統是天宮一號的動力『心髒』,新技術多、難度大,萬一有一處工作不正常,牽一發而動全身,勢必危及天宮一號在軌運行及後續空間交會對接的實現。
有專家透露,未來天宮一號和神八交會對接時,必須始終保持在一條直線上運行,相對運行速度不能超過0.2米/秒,橫向距離偏差不能超過18厘米。在茫茫太空中要找准這樣幾近苛刻的『車位』,國內最大的空間液體推力軌道控制發動機——2500牛頓金牌發動機不可少,數十臺各類小推力發動機也要打配合,『大牛』控制變軌、『小牛』調整姿態。只有推進系統組合發力,及時完成轉身、調姿、剎車、反推等一系列高難度動作,纔能讓天宮一號和神八對得准、對得穩,以便溫柔接觸,避免暴力追尾。
天宮一號推進分系統位於資源艙上,系統借鑒了神舟飛船推進艙的推進子系統設計方案,但更有多項創新。比如:可實現多次補加的國內首臺推進劑貯箱,能滿足今後空間站推進劑補加的需要;首次具備了在軌故障檢測功能的推進分系統電子設備,能為後續長期在軌運行的飛行器提供故障判斷及處理模式的參考。
二十多項專利加12把鎖
如果把首次交會對接比喻成『戀愛』,在茫茫宇宙中兩個飛行器要互相找對人,在正確的時間、正確的地點『一吻定情』,就離不開過硬的對接技術。作為中國航天工程的首次偉大嘗試,一個月後的對接機構能接得好嗎?
16年前,上海航天局開始建立一套完整的世界級對接模擬實驗系統,模擬在高低溫、真空、失重等太空環境下多個飛行器的捕獲、緩衝和分離過程,試驗系統中多項技術為世界首創。像對接緩衝試驗臺采用的氣浮裝置,可完成捕獲緩衝和連接分離試驗;熱真空試驗臺,可模擬再現對接機構天上工作的全過程。
經過了數千次的模擬試驗後,上海航天獲得了二十多項與對接有關的專利。如果用數字來說話就是:對接機構中有118個測量用的傳感器,5個接發指令的控制器,通過14臺電機傳動上千個齒輪和軸承,用到數以萬計的零件和緊固件。最關鍵的是它有12把鎖,每把鎖能產生3噸力,共36噸的力將目標器彼此牢牢抓住並鎖定。而在這組復雜的機電一體化的周邊式對接機構中,最具現象空間的,就是中間那直徑0.8米的圓孔通道。
高壓電池組萬餘次試驗
在天宮一號上,首次用上了擁有自主知識產權的低軌長壽命高充放電倍率氫鎳電池組。因為新型大容量長壽命的氫鎳電池沒有低軌運行的經驗,6年來上海航天局的相關技術團隊就在其他型號研制基礎上,經過10000次壓力應變片疲勞試驗,纔確定下壓力充電的控制方案;又經過多輪工藝攻關,最終使整個電源分系統重量減輕40%,一年充放電可達5500次,充放電效能高達70%。
同時,天宮一號上還運行著我國首個完全自主研制的100V低軌高壓電源系統。由於整齊的電纜猶如遍布人體的血管和神經,哪一個環節堵塞或中斷都會發生致命的危險,所以上海航天人3年累計完成相關產品10餘套,取得了10萬餘對接點無差錯的好成績。