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大秀“太空加油”!天舟一号圆满完成飞行任务

中央广电总台中国之声  · 公众号  · 社会  · 2017-04-27 21:30

正文


圆满! 刚刚“快递小哥”天舟一号货运飞船在大家的关注下成功完成了首次推进剂在轨补加试验。标志着天舟一号飞行任务取得圆满成功。




中国载人航天工程总指挥、空间实验室飞行任务总指挥长张又侠宣布天舟一号飞行任务取得圆满成功。




按计划,天舟一号将在6月中下旬开展第二次推进剂在轨补加试验,进一步巩固取得的技术成果。


经常听说飞机空中加油,想象中的“太空加油”正在上演!



4月23日7时26分 天舟一号与天宫二号组合体开始进行推进剂补加试验。据专家介绍,太空补加过程复杂,共计29个步骤,整个补加过程持续了约5天时间。





推进剂在轨补加


推进剂在轨补加,也就是我们说的太空加油,加的是两种推进剂,氧化剂和燃料。给太空中的航天器“加油”,可以大大延长航天器寿命,是建设空间站的关键技术之一。



目前,国际上只有两个国家掌握空中加油的技术,一个是俄罗斯,一个是美国,其中,实现在轨加注应用的只有俄罗斯。如今,天舟一号“学会”了这项技能,就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。





为什么需要“加油”?



就像汽车需要加油,未来空间站长期在轨也需要“加油”。按计划,我国将于2022年建成的空间站将运行在距离地球393公里的轨道上。如果要保持原有的轨道高度,就必须消耗推进剂推动空间站轨道的上升。但受航天器载荷能力限制,不可能一次带足燃料,必须通过后续发射货运飞船进行持续不断的能量补充。


此外,未来中国的载人空间站,将有几名航天员在轨长期驻留,在乘组轮换期间甚至将有两艘神舟飞船和更多的航天员短期同时在轨。同样需要通过后续发射货运飞船进行持续不断的能量补充。



推进剂在轨补加


可以说,推进剂在轨补加技术是空间站组装建造和长期运营在能源供给问题上必须打通的“最后一公里”难题。



太空加油有哪些步骤?


汽车加油的过程大家都很熟悉,那么太空加油有哪些步骤呢?



别小看这次的“太空加油”,其过程要比汽车加油复杂得多。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简要介绍了本次天舟一号“太空加油”的过程。


*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,为保持管路清洁以便进行后续多次补加,需对两个航天器分离时留在补加管路里的推进剂进行吹除,同时吹除过程中尽可能不污染飞行器表面。


最后氧化剂和燃料总共五百多公斤要都从天舟一号转移到天宫二号上,氧化剂和燃料在一起进行化学反应后才能真正成为天宫二号的动力来源。



“兄弟同心,其利断金”,怎么“加油”




推进剂在轨补加


据中国航天科技集团公司上海航天技术研究院对接机构负责人靳宗向介绍,在轨推进剂补加,主要是通过安装在对接机构上的4个“液路浮动断接器”来实现的。



当天舟一号与天宫二号对接完成后,分别装在两个对接框上的2组“液路浮动断接器”将完成通道对接,形成管路循环系统。此后,天舟一号上装载的燃料、氧化剂等液体物资,就可以通过管路输送到天宫二号上。


安装在天宫二号上的“补加驱动器”是太空加油的关键单机之一。接到系统指令后,它将控制液体管路阀门的开关,同时调节流量、流速,确保两个航天器之间的推进剂补加安全进行。



“太空加油”的难点与中国特色



*受加一方具备可重复加油、可重复接受加注的能力

[这个领域关键的技术是金属磨合式的储箱]

↓↓↓

要实现太空的加油就要保证首先让受加的那一方,就是目前在飞行的天宫二号具备可重复加油、可重复接受加注的能力。


“铮铮铁骨”金属 磨合式储箱 :金属磨合式的储箱我们采用的金属储箱是一种,简单比喻是类似于手风琴式的,可以往复运动的波纹管形的补加的装置,可以让储箱接受上百次的重复加注的功能。


原理解释 :在太空中由于没有动力、没有重力,因此,气和液不像我们地面上可以完全分层,并不是液体在下面,气体在上面的形态。也正因此,在储箱上就必须要有一种管理装置,能确保气液也能严格的分开,否则如果一旦气体进入我的发动机工作,轻则会导致发动机的推力降低,重则会导致整个发动机的推力振荡,导致飞行器姿态控制失稳。









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