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天舟“太空加油”原来要这么玩

时间:2017年04月24日 信息来源:中国空间技术研究院 点击: 【字体:

4月22日,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成自动交会对接。本次天舟一号任务的最大看点,就是在轨推进剂补加,媒体通俗地称之为“太空加油”。

据中国空间技术研究院货运飞船系统总体副主任设计师雷剑宇介绍,目前国际上掌握了在轨推进剂补加技术的只有俄罗斯和美国等少数国家,其中,实现在轨加注应用的只有俄罗斯。欧空局、加拿大、日本等机构和国家在此方面也进行着积极的研究探索,国际上在该领域的比拼从未停歇。围绕在轨补加技术,各国也提出了气体回用法、被压法、放空法和贯通法等不同方法,我国科研人员经过比对调研,选用的是无增压气体损耗的气体回用法,这种方法系统设计难度较大,但气体资源利用率高,一旦突破以后对于今后空间站建设具有重大意义。 

雷剑宇向记者简单介绍了在轨推进剂补加的大致过程,当天舟一号和天宫二号对接锁紧后,首先检查补加装置和管路的气密性,随后天宫二号上的压气机将手风琴状的膜盒储箱中的气体压回气瓶中,这样不仅做到了被补加方的增压气体无损耗,同时在天舟一号和天宫二号的燃料储箱间形成了压力差。随后,推进剂在压力差的作用下,自动从压力高的天舟一号储箱流入压力低的天宫二号储箱,当两侧压力恢复一致时,加注工作完成,最后系统还要进行管路吹除工作,确保两航天器分离时残存在管路中的推进剂不会在空间扩散,污染对接机构和航天器表面。

雷剑宇提到,通常所说的推进剂,其实是分为燃烧剂和氧化剂两种,两者不能“见面”,否则会发生爆炸,所以推进剂补加系统实际是由燃烧剂加注系统和氧化剂加注系统两套系统独立组成的,两套系统加注时序不同,采用物理隔离,每套系统中还有一组备份管路。作为飞船总体设计单位,我院科研人员对补加系统的组成、控制、诊断等进行了一整套详细的设计和顶层验证工作,经过多次地面试验,天舟一号可以充分满足天宫二号的推进剂补加需求。雷剑宇同时透露,因为太空补加过程复杂,分为29个步骤,每步都需要精细控制,整个补加过程要持续五天。

本次天舟一号突破和掌握推进剂补加技术,将为我国空间站组装建造和长期运营扫除在能源供给问题上的最后障碍。展望在轨补加技术的未来,我院科研人员同样充满信心,在轨补加技术前景广阔,可以在此基础上发展出“在轨补加平台”等,建设“太空加油站”为卫星等航天器提供推进剂补加服务,甚至在未来,还可以建立中国人的“深空加油站”,为挺进深空提供动力支持。


(作者:五轩)
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