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【技术1】天地运输,稳定可靠!详解“天舟二号”的过人之处

人在太空  · 知乎专栏  ·  · 2021-06-04 00:29

正文

接成功!2021年5月30日5时01分,天舟二号货运飞船采用自主快速交会对接模式精准对接于天和核心舱后向端口。

天地运输,稳定可靠!一起来看看完成此次不凡之旅的“天舟二号”有哪些使命任务和技术亮点——此次拜访“天宫”空间站,天舟二号货运飞船带了哪些货物?这些货物是如何装载的?在轨期间,天舟二号有什么任务呢? 1

物资6.8吨,粮草先行

“天舟二号”的载货比为0.51,处于国际领先水平。 飞船此行的主线任务是把航天员和空间站所需的物资送上天,物资包括推进剂和货包两大类。

天舟二号货运飞船为“货舱+推进舱”两舱构型,推进舱不仅要满足自身动力需求,还要为空间站天和核心舱在轨运行补加燃料;货舱则要满足航天员生活、工作的需求 ,本次飞行携带了160多个货包、200多件货物

本次运输的货物中有 两套航天员舱外服,每件重100多公斤。它们是航天员执行舱外任务的必备物资 。其他货品都安安稳稳装进包裹,整齐码在货格里,运送这两件舱外服则需要额外安装支撑点,保护服装胸腔部的薄壁结构。货舱总共40个格子,两件航天员舱外服就占了8个格子。

除了舱外服以外,空间站耗材还包括了5组20个气瓶,这些气瓶看起来和普通的氧气瓶很像,但 材料安全性更好,里面装着氧气、空气、氮气等各类气体 。身处真空环境中,人体平时无意识中呼吸的气体变成珍贵资源。必要时,这些气体将为空间站补足气压。

在天上,水资源也很珍贵,进入空间站的水要装进软体水囊中,本次上行的十几个水囊不仅满足日常用水需求,还可以电制解氧。

货包定位取用,专业天地运输

6.8吨重的物资总体遵循 “重心靠下,质心在中间” 的原则,160多个货包按照航天器质量特性“排座次”。货舱纵向分为4个象限,横向划分为ABCD4层,每个货包按坐标编号查找, 同时货包上有二维码,扫描后可查看包里的具体货物

在空间站微重力、密闭环境中,包裹货物的布料蹭脏了很难清理,为了抗菌,研制团队自行从螃蟹、虾的甲壳中提取出抗菌成分,再利用特殊纤维纺织工艺生产出了特种壳聚糖纤维布作为货包。

为了充分利用装载空间,货船舱内结构进行了特殊设计,利用 蜂窝板 形成一个个货格,每个货格都可以装载多个规格的货包。

按照型谱化设计思路,货包分大、中、小不同尺寸规格,根据不同需求,长宽、形状各异。为了适应货运飞船的圆形舱体结构,研制团队还设计出 梯形、楔形 等形状;为对异形产品、敏感光学器件进行特殊保护,团队借鉴飞机座椅的安全锁扣,使每个货包都能被稳稳当当固定住、单手简简单单取下来。


“互相充电”,能源利用更高效

空间站天和核心舱和天舟二号货运飞船都安装了并网控制器。上天前,空间站核心舱与“天舟二号”是两套独立的能源系统;对接后,并网供电系统为船站间互相输送电能资源,“1+1>2”,实现组合体能源的高效利用。 就像是两个手机,既可以单独充电,还可以互相充电

复杂航天器的阳光遮挡情况复杂,如果单个航天器能量不足,另一个可以及时补充。停靠空间站期间,天舟二号货运飞船处于休眠状态,自身能源需求不大,太阳翼提供的能源供给大部分时段较为充足,富余的电能可以为航天员活动提供保障,同时支撑一些电能消耗较大的科学实验。

33次撞击,从8吨到180吨

捕获、缓冲、刚性连接……对接机构完成一系列规定动作后,互相独立的航天器才能连成一体,共同组成复杂的中国空间站。

本次任务中, “天舟二号”要与22吨的空间站核心舱对接,后续还要和总重超过30吨的航天器组合体对接 。因此,“天舟二号”做了一些适应性改变:

科研人员们在实验室完成了33次捕获缓冲试验,8吨、22吨、74吨、180吨,产品对接能力稳步通过地面验证。

除了完成运输物资主线任务,“天舟二号”还承担了多条支线任务, 其中需要完成4次对接动作,为空间站后续建设做技术验证







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