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9月15日晚22時許,在長征火箭的托舉下,天宮二號來到了廣袤蒼涼的太空,接替它的“大姐”——天宮一號,開始守望神州大地。
這次天宮二號不僅是航天員的“太空家園”,還作為我國第一個完全意義上的空間實驗室,肩負著許多航天新技術、新產品的驗證工作,那麼它究竟有哪些可圈可點之處?天宮二號的抓總研製單位航天科技集團第五研究院(以下稱五院)相關專家接受了采訪。
維修像插拔U盤一樣便捷
便捷維修,是天宮二號的一大殺手鐧。科幻電影裏,當一套大型設備發生故障時,科研人員可以像插拔U盤一樣,快捷地拔下損害的部件,插上一個新部件,然後,設備恢複正常運轉。
如今,這樣的場景將在天宮二號上真實上演。
根據五院天宮二號總設計師朱樅鵬的介紹,五院科研人員通過合並同類項的理念,對天宮二號的供配電、熱控、數據管理等係統實現了高度集成化模塊設計,打造出了可快速更換的模塊單元。
拿智能配電單元來說,五院的科研人員就滿足了產品長壽命、高可靠、操作方便等要求,在我國航天器上首次采用了“插拔式”的結構設計,在地麵的模擬試驗中,科研人員隻需用幾分鍾就能完成一次維修更換。
這就是由該院529廠研製的配電“管家”。眾所周知,航天器電源係統的可靠性及安全性,一直是航天器係統重點關注的問題之一,而傳統的航天器電源係統核心部件“開關”,往往采用機械觸點的繼電器開關,一旦機械觸點“開關”發生故障,將對航天器的性能及可靠性產生重大影響。
在zai普pu通tong民min眾zhong住zhu宅zhai的de牆qiang上shang,都dou會hui有you一yi個ge不bu起qi眼yan的de電dian源yuan控kong製zhi箱xiang,當dang家jia裏li某mou個ge電dian器qi發fa生sheng短duan路lu時shi,裏li麵mian的de開kai關guan就jiu會hui自zi動dong跳tiao閘zha進jin行xing保bao護hu。電dian源yuan控kong製zhi箱xiang的de一yi個ge主zhu要yao功gong能neng就jiu是shi供gong電dian開kai關guan,而er天tian宮gong二er號hao的de配pei電dian“管家”不僅能夠像普通的供電開關那樣供上電,還能在故障時切斷電,在故障修好後又自動能恢複供電。
當dang然ran,在zai試shi驗yan室shi裏li,科ke研yan人ren員yuan可ke以yi隻zhi用yong幾ji分fen鍾zhong就jiu能neng完wan成cheng一yi次ci維wei修xiu更geng換huan,但dan上shang了le天tian,一yi切qie可ke能neng會hui顯xian得de不bu一yi樣yang。為wei了le確que保bao航hang天tian員yuan在zai太tai空kong環huan境jing能neng夠gou熟shu練lian地di操cao作zuo,這zhe些xie科ke研yan人ren員yuan還hai通tong過guo多duo次ci模mo擬ni試shi驗yan,編bian製zhi出chu一yi份fen量liang化hua到dao步bu、圖文並茂的操作手冊,為宇航員開展在軌維修試驗提供“看得見”的方便。
“固若金湯”:做漏氣緩慢的籃球
天宮二號是一個外部真空、內部有1個大氣壓的結構。要評價它的安全性,其中一個重要指標就在於,在未來兩年的在軌飛行過程中,“漏氣量要非常小”。就如同再好的籃球早晚也會漏氣,隻是,好的產品和設計可以讓漏氣非常緩慢。
根據五院總體部專家的說法,天宮二號的結構,從整體上來看是一個金屬製成的結構,但由於其內部包括觀察舷窗、開關艙門等容易漏氣的部件,“密封”成了一個必須要解決的問題。
這zhe其qi中zhong最zui為wei關guan鍵jian的de是shi密mi封feng圈quan,一yi般ban的de密mi封feng圈quan都dou存cun在zai老lao化hua問wen題ti,更geng何he況kuang太tai空kong中zhong溫wen度du變bian化hua更geng加jia激ji烈lie。五wu院yuan總zong體ti部bu的de科ke研yan人ren員yuan就jiu從cong配pei方fang開kai始shi研yan究jiu,再zai到dao密mi封feng圈quan的de結jie構gou形xing式shi,密mi封feng結jie構gou設she計ji等deng等deng。最zui終zhong,他ta們men打da贏ying了le這zhe一yi仗zhang,這zhe也ye讓rang天tian宮gong一yi號hao在zai軌gui兩liang年nian的de安an全quan運yun行xing,成cheng為wei結jie構gou設she計ji一yi張zhang閃shan亮liang的de“名片”。
不過,結構設計人員並未就此停止腳步——這個“太空實驗室”自身安全性還不夠,空間碎片、太空垃圾隨時都可能是威脅。有沒有可能實現在空間碎片撞擊大開間的時候,係統及時感知並定位?
靈感最終出自人類自己——人類本身就是很好的感知係統,通過神經係統來及時發現外部刺激。這些科研人員開始考慮:在傳統結構上能否增加一套神經係統,來實現對撞擊的感知。
據五院總體部專家透露,這套“神經係統”,將有望在不遠的未來得以應用,擴展結構功能,實現更為安全的太空居室。
隻攜半箱“油”升空,邊飛邊“加油”
根據朱樅鵬的說法,天宮二號擔負著驗證未來我國空間站技術的重任,因此,在軌道設計上,天宮二號選擇了距離地球393公裏的軌道,這也是未來我國空間站運行的軌道高度。
相比之前載人航天任務的軌道,這個軌道足足高出了50公裏。不過,天宮二號和神舟十一號未來要組成的“太空之家”,仍屬於低軌道航天器,它運行在距離地球400公裏不到的太空,這一位置,仍會有稀薄的大氣。
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於是,天宮一號發射前,“油箱”會加得滿滿的。其攜帶的推進劑足有一噸多。不過,如今的天宮二號,卻隻加了半箱“油”。這要多虧了科研人員所研製的在軌補加係統,它可以實現天宮二號在太空邊飛行邊“加油”,將極大地提高它的在軌運行時間。
朱樅鵬說,天宮二號沒有了“糧草不足”的後顧之憂,節省的重量還可以攜帶更多的載荷產品和航天員的生活物資。
事實上,用“研製不止、試驗檢驗不停”來形容“太空之家”的誕生並不為過——在天宮二號和神舟十一號研製過程中,五院科研人員考慮到“太空之家”中長期在軌、在軌加注等任務的特點,專門推出了連續100小時模擬飛行試驗、航天員中期駐留地麵1:1試驗等各種試驗,在整船累計電測時間上,更是突破了1500小時,刷新了天宮一號創造的紀錄。
箭指蒼穹、探索宇宙的征途上從來都不會一帆風順,總是遍布荊棘和坎坷,甚至會遭遇失敗。俄羅斯聯盟號、美國挑戰者號都是慘痛的教訓。
五院黨委書記趙小津也表示,盡管該院實施載人航天任務至今保持著100%的全勝戰績,可他們始終以“如履薄冰”的態度對待每次新任務,以“首飛、首戰”的標準和行動來高標準、嚴要求開展各項工作,以打造讓自己、讓航天員、讓祖國和人民放心的航天器。

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