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天舟一号发射成功 上海技术成实现"太空之吻"关键
2017-04-21 09:30:38            东方网
 

  北京时间今天19点41分,中国首个货运飞船天舟一号在海南文昌发射场发射升空。天舟一号全长10.6米,最大直径3.35米,起飞质量约13吨,太阳帆板展开后最大宽度14.9米,物资运输能力约6.5吨,推进剂补加能力约为2吨。

  与神舟系列飞船载着航天员在天地间往返不同,货运飞船是天地间运货的工具,为我国未来空间站补充推进剂、空气、食物以及用于维护空间站的更换设备,同时也被当作空间站的“垃圾桶”,用于回收空间站的废弃物。货运飞船在脱离空间站后,连同废弃物一起在大气层中烧毁。

  货运系统是中国建成空间站需要突破和掌握的关键技术,是确保未来中国空间站在轨长期载人飞行的基本前提。

  天舟一号与天宫二号将上演“三合三离”

  天舟一号从海南文昌航天发射场使用长征七号运载火箭发射入轨后,才刚刚开启了他星河征途的第一步。此后他将与在轨运行的天宫二号空间实验室交会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验。

  首次对接:两天后,天舟一号与天宫二号进行首次交会对接。之后,天舟一号与天宫二号组合体将进行为期两个月的在轨飞行。期间,计划完成3次推进剂在轨补加试验,同时测试货运飞船对组合体的控制能力。

  二次对接:完成首次对接后,天舟一号与天宫二号分离,然后绕飞到天宫二号的另一侧,进行第二次对接。第二次对接的主要任务是进行绕飞实验,检验天舟一号前向对接能力。之后天舟一号与天宫二号再次分离,两个飞行器将独立飞行三个月,完成搭载的空间科学试验。

  三次对接:天舟一号与天宫二号进行最后一次对接,验证自主快速交会对接技术,要求在六小时左右实现对接。完成所有既定任务后,天舟一号将受控离轨,陨落至空间安全海域。

  上海技术是“太空之吻”成败的关键

  天舟一号货运飞船重13吨,主要由货物舱、推进舱两个舱段组成,其中推进舱由中国航天科技集团公司上海航天技术研究院负责总装,为飞行器提供动力、能源和通信功能,同时为空间站提供推进剂补加服务。

  对接机构是完成空间交会对接的核心分系统。两个航天器在空间微重力环境下进行轨道交会,完成碰撞、缓冲、精确连接,再到分离。这一系列过程都是由复杂的对接机构按照预定工作程序来完成。如果把神舟八号载人飞船对接机构称为第一代对接机构,那么天舟一号货运飞船对接机构可称为第二代产品。

  上海航天技术研究院对接机构专家靳宗向介绍,“天舟一号”比载人飞船重很多,相比载人船上的对接机构,此次货运飞船上的对接机构特别增加了一些缓冲装置,控制器和驱动器也进行了相应的升级。第二代对接机构必须适应未来空间站建造阶段8-180吨各种吨位、各种方式的对接,包括偏心对接,其间将会产生巨大的对接能量,对于对接机构的缓冲耗能能力提出很高的要求,这也是空间站建造阶段必须突破的一项技术。上海航天的设计师们通过大量的技术攻关和方案论证,提出了可控阻尼的控制思路。这项设计经过可控阻尼器单机产品、改进型传动缓冲对接机构产品以及分系统级的整机、缓冲等全覆盖的考核措施,满足本次及后续任务的需求。

  “天舟一号”还有一项重要任务是空中“加油”,在完成与天宫二号交会对接、进入组合体飞行模式后,推进系统补加驱动器将在六个月的空间实验室任务中开展补加功能的试验验证工作。组合体飞行过程中,上海航天技术研究院研制的推进控制驱动器将执行控制系统指令,控制所有发动机和管路阀门,对组合体进行姿态和轨道控制。

  上海航天技术研究院院长代守仑告诉记者,回顾神舟一号至神舟十一号、天宫一号、天宫二号的13次发射任务中,上海航天承担的任务均取得了圆满成功,特别是历经多年研制的对接机构在确保任务成功中发挥了关键作用。

  而在后续载人航天任务中,除了载人飞船、货运飞船、空间实验室等任务以外,上海航天还承担了空间站实验舱Ⅱ总体任务,空间站系统的对接机构、电源分系统及非密封舱结构与总装、测控通信设备,光学舱系统能源功能、对接子功能、测控通信设备等研制任务。

  记者了解到,天舟一号太空任务顺利完成之后,将标志着我国突破并掌握了货运飞船补加技术,迈过了空间站技术的主要难题,中国载人航天工程“三步走”中的第二步——“载人空间站工程空间实验室任务阶段”全面完成,建立空间站的构想已然近在咫尺。(解敏)

责任编辑 冯丽
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