对接机构2.0版:让更大吨位的航天器快速对接

 人民网记者 贺迎春

2017年04月22日10:46  来源:人民网-科技频道
 

6年前,由中国航天科技集团公司八院自主研制的对接机构首次亮相,完成了中国航天器的首次太空交会对接;六年后,我国第一艘货运飞船天舟一号与天宫二号空间实验室的交会对接,再次吸引了全世界的目光。

“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,这次是第二代的首飞。”中国载人航天工程载人飞船系统、空间实验室系统副总师张崇峰介绍道。

对接机构是载人航天的关键技术。相对于第一代产品,我国自主研发的对接机构2.0版又有何新的变化呢?

第一“新”:实现“重量级”大吨位航天器的偏心对接

“大吨位航天器偏心对接”的概念要从神舟系列载人飞船与天宫系列目标飞行器的空间交会对接说起。神舟飞船和天宫飞行器都是8吨级的航天器,两者必须沿着质心轴线运动。捕获、校正后,两者要处于无偏心的位置,才能顺利实现交会对接。

8吨级航天器的交会对接,已经是高难度动作了,但与空间站建设中所要涉及的交会对接相比,仍然是“轻量级”的。这就要求对接机构不断升级。新的对接机构,必须保证未来空间站建造阶段8-180吨航天器实现各种方式的对接。

更大型航天器的交会对接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了很高的要求。这也是空间站建设必须突破的一项技术。为此,八院的设计师们通过大量的技术攻关和方案论证,破解了这一难题,成功推出了二代对接机构。

二代对接机构既不影响原捕获性能,又实现了对接机构捕获后的大吨位耗能需求,可以很好满足了本次及后续任务的需求。

第二“新”:首次实现在轨推进剂补加

对接机构并不直接参与空间推进剂补加任务,但是它为补加任务提供了平台和初始条件。在轨推进剂补加,主要通过安装在对接机构上的4路推进剂补加液路浮动断接器来实现。这就相当于加油的管路和油枪都安装在了第二代对接机构产品上。

油枪能不能准确无误地插入加油口,那就得看对接的初始精度了。天舟一号要顺利地把推进剂供给天宫二号,两个对接机构必须对接得严丝合缝。这对空间交会对接的精度提出非常高的要求。

第三“新”:首次实现国产100伏高压供电

第一代对接机构采用的是低压供电,其可靠性已经得到多次验证。鉴于未来我国空间站将采用100伏的高压供电制,为提前验证技术,天舟一号货运飞船采用了全新研制的国产100伏高压器件。对接机构控制系统电路也进行了全新的设计。

为此,设计师们进行了专项的鉴定试验和可靠性试验,确保对接机构能够适应新的供电制。

第四“新”:首次实行快速交会对接

在此次任务中,天舟一号与天宫二号将实现三次交会对接,这在我国载人航天历史上还是第一次。

从2011年11月3日对接机构首次亮相后,神舟八号、神舟九号、神舟十号都与天宫一号实现了交会对接,神舟十一号与天宫二号实现交会对接并首次实现30天中长期组合体运行。

此次天舟一号与天宫二号将实现三次交会对接,对接机构组合体保持时间将远超此前的纪录。首次对接分离后,飞船实行短时间调头绕飞后,进行再次对接。之后,飞船将保持较长时间的独立飞行,而后进行第三次对接。连续三次对接对于对接机构的控制、空间环境寿命、重复对接性能提出了更高要求。

(责编:申宁、赵竹青)

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