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秒懂|天舟一号如何“太空加油”?
2017-04-21 10:38
作者:喻菲 刘陆
来源: 特写中国
中国20日发射的首艘货运飞船天舟一号将与目前正在轨飞行的天宫二号空间实验室开展三次推进剂补加试验,突破和掌握推进剂补加技术,为中国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给问题上的最后障碍。


天舟一号与天宫二号对接(中国航天科技集团公司五院供图)

中国20日发射的首艘货运飞船天舟一号将与目前正在轨飞行的天宫二号空间实验室开展三次推进剂补加试验,突破和掌握推进剂补加技术,为中国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给问题上的最后障碍。
  
中国航天科技集团公司五院天舟一号总设计师白明生说,天舟一号货运飞船最大看点是推进剂在轨补加,俗称为“太空加油”。只有突破这一技术障碍,中国未来空间站的运营才有稳定的基础。
 
中国航天科技集团公司五院货运飞船系统总体副主任设计师雷剑宇说,持续了25年的中国载人航天工程,已经解决了天地往返、交会对接、航天员中期驻留等一个个核心难题。“如今,天舟一号即将完成的在轨推进剂补加试验,即将成为又一座被征服的险峰。”
 


4月20日,中国在文昌航天发射场用长征七号运载火箭将天舟一号货运飞船发射升空。新华社记者 琚振华 摄


太空之吻    贺萌绘图

专家说,“太空加油”的目的和重要性不言而喻,燃料是基础中的基础,没有燃料的空间站,就好比没有燃料的汽车。
 
据介绍,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。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。围绕在轨补加技术,各国提出了气体回用法、被压法、放空法等不同方法。
 
雷剑宇说,中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,对于今后空间站建设具有重大意义。


天舟一号货运飞船(中国航天科技集团公司五院供图)

雷剑宇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储箱中的气体压回气瓶中,在天舟一号和天宫二号的燃料储箱间形成压力差。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,最后还要把管路中残留的推进剂清除干净,确保两航天器分离时不会有残存的推进剂扩散到空间,污染对接机构和航天器表面。
 
雷剑宇解释说,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。
 
“因为太空推进剂补加过程很复杂,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。” 雷剑宇说。
 
雷剑宇说,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。


天舟一号货运飞船(中国航天科技集团公司五院供图)

 

(编辑:陈希)


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