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總臺記者近日從航天科技集團六院了解到,近日,在天地協(xié)同配合下,“天宮”空間站電推進系統(tǒng)大氣瓶完成在軌安裝任務,航天科技集團六院801所首次采用“換氣”而不是“補氣”的方式完成電推進推進劑——氙氣的補充。在“天宮”空間站上的使用,是電推進系統(tǒng)在載人航天領域的首秀,而有了大氣瓶作“外掛”的空間站電推進系統(tǒng),其使用壽命將大大延長,對空間站長期安全平穩(wěn)飛行起到重要作用。
電推進系統(tǒng),也稱電推進發(fā)動機,其工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子,然后把這些離子加速、噴出以產(chǎn)生推進力,進而完成航天器的姿態(tài)控制、軌道修正和軌道維持等任務。為了給電推進系統(tǒng)在軌“換氣”,801所創(chuàng)造性地提出了一種簡化版的浮動對接形式:通過粗定位導向裝置實現(xiàn)機械臂初始定位,再通過自主精定位作進一步修正,這種“步步為營”的方式極大提高了對接的可靠性,即便在軌多次拆裝也能保證精度滿足要求。
與此同時,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……就像搭積木一樣,不同的拆裝組合帶來了無限可能。801所的精巧設計,賦予了貯氣模塊“百搭”、百變的特性,不僅極大增加了電推進系統(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,除了支持機械臂自動在軌更換氣瓶外,801所還提出了“Plan B”——即航天員手動更換氣瓶。為了“兼容”自動和手動這兩種模式,研制團隊從2017年開始便進行了大量設計及驗證工作。
根據(jù)可靠對接、電路絕緣、氣路密封等要求,形成精細化裝配規(guī)范;參照航天員太空操作條件及航天員工效學反饋不斷改進方案,完善精密尺寸鏈設計;產(chǎn)品交付前模擬在軌環(huán)境反復拆裝氣瓶十次,進行充分地面精測驗證……重重保障環(huán)環(huán)相扣,確認不同操作模式下均可實現(xiàn)精準安裝。
用“換氣”代替“補氣”,航天科技集團六院801所實現(xiàn)了電推進推進劑替換簡單、高效、可靠的目標,不僅大大延長了空間站電推進系統(tǒng)的壽命、保障空間站長期在軌運行,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。