"快递小哥"遨游太空,亮了哪些“绝活”?

来源:解放军报作者:记者 邹维荣 段江山 韩阜业责任编辑:向雄
2017-04-21 09:14

方 汉绘

能源系统升级、计算系统升级、雷达系统升级

“快递小哥”一出世,就引起广泛关注,这可是我国目前体积最大、质量最重的航天器,最大装载重量达13.5吨,它的个头比“天宫二号”和“神舟”系列飞船都要大。这个庞然大物是如何做到在天地间往返自如的呢?这就要先说说它的能源系统。

据中国航天科技集团公司五院货运飞船系统总体主任设计师于磊介绍,“天舟一号”货运飞船的能源系统设计,最大的进步是基于货运飞船的任务目标和自身特性所量身打造的全新体系——高压全分散配电体系。传统航天器多采用集中式配电,存在损耗大、环节多等问题,无法充分发挥高压母线的优势。于磊团队提出的高压全分散配电技术方案,仿佛为“天舟一号”打通了“奇经八脉”,不仅提高了系统可靠性,而且有效地发挥了高压母线的优势。

与“神舟”系列飞船和“天宫二号”空间实验室相比,货运飞船不仅增加了载重量,各系统的复杂度、参数类型和数量也成倍增长,对仪表显示系统的功能要求更高。中国航天科技集团公司研制的“图形化操作界面”综合显示单元成功解决了这一难题,航天员可以通过触摸进行操作,减轻了操作负担,确保在空间环境中有效地开展工作。

“快递小哥”上门服务,没有绝佳的“眼力”肯定是不行的。此次“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室交会对接,就依靠该院研制的交会对接微波雷达练就了“火眼金睛”。

最多发动机、最大载货比、最新型材料

如果说“神舟”系列载人飞船是天地间往返的小客车,那么“天舟”系列货运飞船就是天地间的大卡车。众所周知,客车与卡车之间的最大区别就是动力系统,而“神舟”系列载人飞船与“天舟一号”货运飞船之间,动力系统也有很大的区别。

据中国航天科技集团公司六院院长刘志让介绍,在此次飞行任务中,他们为“天舟一号”货运飞船提供了4种共36台不同推力的发动机,数量比天宫系列目标飞行器增加了近一倍,使得“天舟一号”成为我国发动机数量最多的航天器。

“天舟一号”运载量大,使发动机工作时间和运转次数成倍增加,十分考验发动机的可靠性。36台发动机如何配合才能令飞船“俯仰有度,动静自如”?研制团队对发动机的技术状态进行了适应性改进,在不改变性能的前提下,降低了发动机工作温度。

货运飞船的职责就是要尽可能多地运送货物,而在动力一定的情况下,飞船越轻,就意味着载重量越大。这也就是货运飞船的一个主要指标——载货比,我们的“快递小哥”在上岗前,为了追求最大载货比,进行了一番“减肥塑形”。科技人员经过多次试验验证,把“快递小哥”的连接框设计成镂空形式,将非受力部分的重量去除掉。最后,每个连接框的重量都降低到原来的50%左右,而受力强度一点没下降。

据“天舟一号”货运飞船总设计师白明生介绍,飞船运载能力是根据空间站的规模来设计的,“天舟一号”的载货比高,将来还可以进一步优化到0.48,该数值将超越欧洲、日本等国家的现役货运飞船,处于国际领先水平。

“快递小哥”不仅要准时送达,还要保证物资安全。为此,“天舟一号”飞船搭载了一个低温锁柜。低温锁柜对于隔热保温材料的性能有着极其严格的指标要求,既要绝热,又要轻薄,这是传统隔热材料不能实现的。科技人员大胆创新,将现有的气凝胶材料“真空化”,研制出了基于气凝胶材料的“真空绝热板”,使得飞船隔热性能提高了近一倍。

试验证明,这个“真空绝热板”圆满达到了“天舟一号”低温锁柜严苛的技术要求,最终被制作成了“天舟一号”低温锁柜的保护外衣。

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