“天宮”空間站電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)首次實(shí)現(xiàn)在軌“換氣”

(資料圖)

人民網(wǎng)西安6月20日電(記者李志強(qiáng))記者從航天科技集團(tuán)第六研究院了解到，近日，在天地協(xié)同配合下，“天宮”空間站電推進(jìn)系統(tǒng)大氣瓶完成在軌安裝任務(wù)，航天科技集團(tuán)六院801所首次采用“換氣”而不是“補(bǔ)氣”的方式完成電推進(jìn)推進(jìn)劑——氙氣的補(bǔ)充。

電推進(jìn)系統(tǒng)地面試車(chē)。航天科技集團(tuán)六院供圖

電推進(jìn)系統(tǒng)，也稱(chēng)電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉(zhuǎn)化為帶電離子，然后把這些離子加速、噴出以產(chǎn)生推進(jìn)力，進(jìn)而完成航天器的姿態(tài)控制、軌道修正和軌道維持等任務(wù)。在“天宮”空間站上的使用，是電推進(jìn)系統(tǒng)在載人航天領(lǐng)域的首秀，而有了大氣瓶作“外掛”的空間站電推進(jìn)系統(tǒng)，其使用壽命將大大延長(zhǎng)，對(duì)空間站長(zhǎng)期安全平穩(wěn)飛行起到重要作用。

據(jù)介紹，為了給電推進(jìn)系統(tǒng)在軌“換氣”，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了一種簡(jiǎn)化版的浮動(dòng)對(duì)接形式：通過(guò)粗定位導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂初始定位，再通過(guò)自主精定位作進(jìn)一步修正，這種方式極大提高了對(duì)接的可靠性，即便在軌多次拆裝也能保證精度滿(mǎn)足要求。

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與此同時(shí)，由于氣瓶安裝于統(tǒng)一的接口，原則上只要符合接口要求，空間站電推進(jìn)系統(tǒng)可以安裝容積不同、工作壓力不同、填充氣體不同的氣瓶，不同的拆裝組合帶來(lái)了無(wú)限可能。精巧設(shè)計(jì)，賦予了貯氣模塊“百搭”、百變的特性，不僅極大增加了電推進(jìn)系統(tǒng)的壽命和可靠性，也豐富了系統(tǒng)的功能。

考慮到太空環(huán)境不可控因素較多，除了支持機(jī)械臂自動(dòng)在軌更換氣瓶外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還提供了“Plan B”——即航天員手動(dòng)更換氣瓶。為了“兼容”自動(dòng)和手動(dòng)這兩種模式，航天科技集團(tuán)六院801所從2017年開(kāi)始便進(jìn)行了大量設(shè)計(jì)及驗(yàn)證工作。

根據(jù)可靠對(duì)接、電路絕緣、氣路密封等要求，形成精細(xì)化裝配規(guī)范；參照航天員太空操作條件及航天員工效學(xué)反饋不斷改進(jìn)方案，完善精密尺寸鏈設(shè)計(jì)；產(chǎn)品交付前模擬在軌環(huán)境反復(fù)拆裝氣瓶十次，進(jìn)行充分地面精測(cè)驗(yàn)證……重重保障環(huán)環(huán)相扣，確認(rèn)不同操作模式下均可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)安裝。

用“換氣”代替“補(bǔ)氣”，研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了電推進(jìn)推進(jìn)劑替換簡(jiǎn)單、高效、可靠的目標(biāo)，不僅大大延長(zhǎng)了空間站電推進(jìn)系統(tǒng)的壽命、保障空間站長(zhǎng)期在軌運(yùn)行，也為后續(xù)大氣瓶的拆卸安裝以及霍爾推力器的在軌更換提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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