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。
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”。
推进剂补加实施持续5天,后续还将进行两次
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。
“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。
据北京航天飞行控制中心飞控总体主任设计师姜萍介绍,在太空实施推进剂补加,涉及氧化剂、燃烧剂两种推进剂,对设计的安全性、可靠性提出了更严、更高的要求,还需要考虑两个航天器目标、上百个阀门、几百米长的管路,以及几十种关键设备、软件的控制。此外,整个补加流程包含这么多步骤,每个步骤又包含很多分支及指令,这些步骤和指令层层约束、环环相扣,不能有一处出现错误。
航天专家介绍,天舟一号与天宫二号对接之后,通过两个航天器之间产生的气体压力,把推进剂从天舟一号上源源不断输送到天宫二号上,虽然看起来和地面加油差不多,但是要真正实现,却并不容易。
在轨推进剂补加主要通过安装在对接机构上的4路推进剂补加液路浮动断接器来实现,这就相当于加油的管路和油枪都安装在了对接机构上。为了保证推进剂不泄漏,液路浮动断接器的总装精度很高。
“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。
此外,在对接及浮动断接器插合等“加油”前准备工作就绪后,还要对货运飞船和空间实验室连接起来的补加管路系统进行检漏,确保补加过程中无泄漏及补加系统的安全。为此,研制人员在地面进行了多轮试验验证,确保在轨补加前检漏这一安全手段的顺利进行。
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