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中国空间站建造阶段首战告捷!上海航天为太空“快递小哥”保驾护航
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来源:上观新闻 作者:俱鹤飞 2022-05-10 13:30
摘要:天舟四号标志着中国空间站全面建造的大幕正式开启。

发射成功!今天1时56分,搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约10分钟后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,2时23分,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。

天舟四号货运飞船入轨后顺利完成状态设置,于8时54分采用自主快速交会对接模式,成功对接空间站天和核心舱后向端口,今年首批物资顺利送达空间站。天舟四号货运飞船装载了神舟十四号3名航天员6个月在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置和样品材料、备品备件及部分载荷等物资,交会对接完成后,将转入组合体飞行段。

作为中国空间站建造阶段的首发航天器,天舟四号货运飞船跑出了中国空间站建造“接力赛”的第一棒,标志着中国空间站全面建造的大幕正式开启。同时,天舟四号也深深烙下了上海印记。中国航天科技集团上海航天技术研究院承担着电源分系统、对接机构分系统、推进舱结构与总装、测控通信子系统、总体电路分系统推进舱电缆网的研制任务,共计43台/套产品,为天舟四号货运飞船试验任务保驾护航。

苍茫太空再现“万里穿针”

我国空间站的建造犹如“搭积木”,而连接起各个舱段的“关节”正是对接机构。天舟四号采用的是快速自主交会对接模式,在空间站组合体后向进行对接,从“发货”到“签收成功”仅用了几个小时。苍茫太空、万里穿针,对接机构再现精准、安全、可靠的“太空之吻”。

在对接机构设计之初,上海航天805所对接机构分系统设计师充分考虑到未来空间站建造需要适应8吨至180吨各种吨位、各种方式的对接,包括偏心对接。特别是在对接过程中将会产生巨大的对接能量,对于对接机构的缓冲耗能能力提出很高的要求。为了让两个重量级的航天器在对接时可以“轻盈优雅”,设计师们通过大量的技术攻关和方案论证,系统性提出了可控阻尼的控制思路。通过可控阻尼器单机产品、改进型传动缓冲对接机构产品以及分系统级的整机、缓冲等全覆盖的考核措施,既不影响原捕获性能、方便捕获,又可以消耗对接机构捕获后产生的巨大撞击能量,成功突破了空间站建造的这项关键技术。

上海航天控制所载人航天型号技术负责人王有波介绍,从神舟八号与天宫一号的“太空初吻”开始,控制所就一直承担着各类航天器对接机构分系统控制单机的研制工作。控制单机相当于手臂关节里的神经元,在接收大脑的行动指令后发出控制指令,控制驱动器驱动相应的机械结构完成对接动作。

“从直播视频里看,我们会感觉对接过程是瞬间完成的,就像两块乐高积木‘咔哒’组合到一起,实际上整个过程包含了接触、捕获、锁紧、密封等一系列动作,从对接准备指令发出到对接锁紧完成,近20分钟时间里,十余个动作一气呵成,每一步都在控制单机的操控下进行。”王有波说。

太空“快递小哥”有备而来

太空“快递小哥”天舟四号从地球远道而来,也是有备而至。比如,它装有“太空互联网”,可以供航天员们“上网冲浪”使用。

“以太网通信”是当前中国空间站天地通信、器间通信的主流通信方式,它极大便利了航天员的在轨工作环境。“以太网通信技术”最早正是在天舟系列货运飞船上进行首次验证的。上海航天电子所负责研制的高速通信处理器是货运飞船“以太网通信”的重要组成部分,被大家称为“通信神器”,它集千兆网络、光纤通信、高清图像及话音等多项技术于一体。

有了这台“神器”,航天员们在“太空家园”的生活不再枯燥。有了它,天地的距离更“近”了。航天员可以与地球上的人们视频通话,也可以自己“上网冲浪”听音乐、看视频等。

“太空大片”的唯美瞬间、天宫课堂的直播、航天员出舱等等这些时刻,都离不开舱内外高清摄像机的实时拍摄。天舟四号货运飞船使用了两台舱外高清摄像机:太阳翼摄像机和交会对接摄像机。其中,太阳翼摄像机主要用于观察太阳翼帆板的展开和在轨运行情况。交会对接摄像机安装在货运飞船交会对接面,可实时监测飞船和空间站的交会对接过程,把空间站从远至近,直至对接机构锁定的过程,完整细致地展现出来。

“天舟四号”和它的孪生兄弟“天舟三号”“天舟二号”一样,有相似的“基因”。这一点,在“智能并网供电功能”上也不例外。上海航天811所电源分系统副主任设计师黄峥介绍,“天舟二号”和“天舟三号”在轨运行期间,成功进行了货运飞船与空间站核心舱组合体下的双向并网供电试验,“组合体运行期间,‘天舟二号’‘天舟三号’货运飞船多次通过空间站核心舱向神舟飞船供电,解决了神舟飞船太阳帆板在大面积遮挡情况下供电能力受到影响的问题,这充分验证了中国空间站的智能用电模式。”

据介绍,天舟四号货运飞船在给自身供电的同时,其电源分系统在整个空间站系统的运行过程中,将发挥重要作用。一方面,它可以实现与空间站核心舱的双向并网供电,关键时刻为核心舱提供近1千瓦的电。另一方面,它将来也可通过空间站核心舱为神舟飞船供电。

栏目主编:李晔 题图来源:新华社
题图为天舟四号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。
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