三次交会对接:专家解析天舟一号六大飞控难点与"太空加油"技术(2)

2017-04-21 14:11 新华社

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图为天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室组合体燃料管道连接动态图。

据中国航天科技集团公司(CASC)上海航天技术研究院对接机构负责人靳宗向介绍,在轨推进剂补加,主要是通过安装在对接机构上的4个“液路浮动断接器”来实现的。当天舟一号与天宫二号对接完成后,分别装在两个对接框上的两组“液路浮动断接器”将完成通道对接,形成管路循环系统。此后,天舟一号上装载的燃料、氧化剂等液体物资,就可以通过管路输送到天宫二号上。安装在天宫二号上的“补加驱动器”是太空加油的关键单机之一。接到系统指令后,它将控制液体管路阀门的开关,同时调节流量、流速,确保两个航天器之间的推进剂补加安全进行。

由上海航天技术研究院自主研制的“异体同构周边式”对接机构,是目前国际上最先进、最复杂的机电一体化对接机构。自2011年首次在太空“登台亮相”以来,曾确保了神舟八号、神舟九号、神舟十号与天宫一号的6次交会对接;也顺利完成了神舟十一号与天宫二号实现交会对接,并实现30天中长期组合体运行。

据靳宗向介绍,此次交会对接,由于天舟一号重达13吨,对接机构必须具备与“重量级”大吨位航天器的对接能力。上海航天设计师们通过大量的技术攻关和方案论证,提出“可控阻尼”的控制思路,研制了全新的可控阻尼器。通过大量的仿真分析和无数次地面环境试验,验证了对接机构能适应未来空间站建造阶段8~180吨的各种吨位、各种方式对接,包括偏心对接的需要。与此相适应,对接机构的控制器和驱动器也进行了相应升级,承担整个交会对接以及舱体分离过程中,对接机构的控制和驱动功能,是交会对接任务的控制中枢。由于对接机构上增加了液路浮动断接器及补加管路的安装接口,不仅实现两个飞行器的信号对接,同时也实现在轨补加的通道对接,对接精度要比以往提高一倍。

天舟一号完成与天宫二号交会对接、进入组合体飞行模式后,安装在天宫二号上的“补加驱动器”,还将在六个月的空间实验室任务中,开展补加功能的试验验证工作。这将是我国第一次在轨验证和实施空间飞行器的燃料加注和回收技术。在组合体飞行过程中,由上海航天研制的“推进控制驱动器”,将执行控制系统指令,控制所有发动机和管路阀门,对组合体进行姿态和轨道控制。是推进系统的控制中枢,对任务成败起关键作用。

据上海航天技术研究院相关负责人王有波介绍,为了确保天舟一号与天宫二号安全准确地实现交会对接、分离和太空加油,对接机构控制器和驱动器、推进控制驱动器、补加驱动器等关键单机,均从功能上作了多重备份。在电路设计和软件构架上,加入了多重的冗余措施,应用了三机冗余、冷热备份、在轨自主诊断切换、软件在轨单粒子防护等多项技术,几乎用尽了所能想到的所有手段,以确保万无一失。

责任编辑:鲁路(QM0002)  作者:王玉山、姜宁、祁登峰、张建松

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