推进剂补加实施持续5天,后续还将进行两次

4月27日晚,万众瞩目的“太空加油”上演。天舟一号货运飞船和天宫二号空间实验室的组合体,在距地面393公里的太空轨道,在高速飞行中点滴不漏地完成了推进剂补加。

4月23日7时26分,天舟一号与天宫二号组合体开始进行持续5天的推进剂补加试验。这是天宫二号与货运飞船进行的第一次推进剂补加,也是我国首次推进剂补加试验。

“与天宫二号相伴的大半年时光里,补加驱动器早已熟悉了太空中的各项工作和环境,并多次开展在轨试验验证,只等天宫二号与天舟一号交会对接后大展拳脚。”中国航天科技集团八院对接机构控制子系统副主任设计师丁承华说。

针对推进剂补加,天舟一号上还有个创新的设计。目前,国内空间飞行器只含有单一的推进系统,为飞行器提供动力。天舟一号货运飞船除含有满足常规推进功能的推进系统外,也有为空间实验室和空间站进行在轨补加推进剂的补加系统,而且两者是一体化设计。所谓一体化设计,就是推进系统与补加系统之间连接起来,在不影响各自独立功能的前提下,实现补加系统的推进剂可以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利用。另外,在某个系统故障时,可以通过隔离及切换,确保推进和补加功能均可顺利完成。

加完了“油”,还要清洁管路即管路吹除,这也是“太空加油”的一个关键环节。

“太空加油”还有个开关,就是补加驱动器。据专家介绍,补加驱动器是在轨补加任务中的关键单机,是智能的管路控制单元。它在接收到系统指令后,控制液体管路阀门的开关,同时调节流量、流速,保证推进剂补加过程安全进行。它其实是安装在天宫二号上的。

“太空加油”与空中加油相比,高出的不仅是离地面的高度,更是技术复杂程度。补加实施持续5天,地面需要进行补加全过程、长时间的状态监视与控制,对地面自动化监控提出了更高要求。补加过程十分复杂,推进剂补加试验分为多个阶段,步骤多达29个。控制风险高,在轨补加是首次实施,涉及船载气、液路设备,减压阀超压、液路泄漏等情况都会危害整船安全,地面控制必须确保无误。

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“以往的对接机构也有电路浮动断接器,主要实现两个飞行器对接后的信号对接,而此次增加的液路浮动断接器则是实现在轨补加的连接通道。既然是连接通道,对接精度必须要更高。”专家说。

管路吹除也是在地面飞行控制技术人员“指挥”着航天器来完成,任务中,阀门打开顺序、时间间隔都必须分毫不差,否则就可能造成推进剂冻结,堵塞补加管路。

加完“油”后的清洁管路也是关键环节

首次推进剂在轨补加任务完成后,天舟一号货运飞船在后续阶段还将对天宫二号再进行两次在轨补加,让这一技术更加完善。

验证推进剂在轨补加技术,是本次天舟一号最重要的任务之一,也是后续我国建造空间站极为关键的技术,突破和掌握推进剂补加技术,能够解决空间站能源供给问题,使空间站长期运行、航天员长期驻守空间站成为可能。

“太空加油”的顺利完成,以及天舟一号成功运送“太空快递”,标志着天舟一号任务取得圆满成功,我国载人航天工程“三步走”完成了第二步,中国航天迈入了“空间站时代”。