中國(guó)20日發(fā)射的首艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)將與目前正在軌飛行的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室開展三次推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)，突破和掌握推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)，為中國(guó)空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)掃清在能源供給問題上的最后障礙。
中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院天舟一號(hào)總設(shè)計(jì)師白明生說，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船最大看點(diǎn)是推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加，俗稱“太空加油”。只有突破這一技術(shù)障礙，中國(guó)未來空間站的運(yùn)營(yíng)才有穩(wěn)定的基礎(chǔ)。
天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船(中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院供圖)
中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師雷劍宇說，持續(xù)了25年的中國(guó)載人航天工程，已經(jīng)解決了天地往返、交會(huì)對(duì)接、航天員中期駐留等一個(gè)個(gè)核心難題�！叭缃�，天舟一號(hào)即將完成的在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)，即將成為又一座被征服的險(xiǎn)峰�！�
專家說，“太空加油”的目的和重要性不言而喻，燃料是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，沒有燃料的空間站，就好比沒有燃料的汽車。
據(jù)介紹，目前國(guó)際上掌握了在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)的只有俄羅斯和美國(guó)等少數(shù)國(guó)家。歐空局、加拿大、日本等機(jī)構(gòu)和國(guó)家在此方面也進(jìn)行著積極的研究探索。圍繞在軌補(bǔ)加技術(shù)，各國(guó)提出了氣體回用法、被壓法、放空法等不同方法。
雷劍宇說，中國(guó)科研人員經(jīng)過比對(duì)調(diào)研，選用的是無增壓氣體損耗的氣體回用法，這種方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度較大，但氣體資源利用率高，一旦突破，對(duì)于今后空間站建設(shè)具有重大意義。
天舟一號(hào)與天宮二號(hào)對(duì)接模擬圖(中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院供圖)
雷劍宇介紹了在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加的大致過程：當(dāng)天舟一號(hào)和天宮二號(hào)對(duì)接鎖緊后，首先檢查補(bǔ)加裝置和管路的氣密性，隨后天宮二號(hào)上的壓氣機(jī)將手風(fēng)琴狀的儲(chǔ)箱中的氣體壓回氣瓶中，在天舟一號(hào)和天宮二號(hào)的燃料儲(chǔ)箱間形成了壓力差。隨后，推進(jìn)劑在壓力差的作用下，自動(dòng)從壓力高的天舟一號(hào)儲(chǔ)箱流入壓力低的天宮二號(hào)儲(chǔ)箱，當(dāng)兩側(cè)壓力恢復(fù)一致時(shí)，加注工作完成，最后還要把管路中殘留的推進(jìn)劑清除干凈，確保兩航天器分離時(shí)不會(huì)有殘存的推進(jìn)劑擴(kuò)散到空間，污染對(duì)接機(jī)構(gòu)和航天器表面。
雷劍宇解釋說，通常所說的推進(jìn)劑，其實(shí)是分為燃燒劑和氧化劑兩種，兩者不能“見面”，否則會(huì)發(fā)生爆炸，所以推進(jìn)劑補(bǔ)加系統(tǒng)實(shí)際是由燃燒劑加注系統(tǒng)和氧化劑加注系統(tǒng)兩套系統(tǒng)獨(dú)立組成的，兩套系統(tǒng)加注時(shí)序不同，采用物理隔離，每套系統(tǒng)中還有一組備份管路。
遨游太空的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船模擬圖(中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院供圖)
“因?yàn)樘胀七M(jìn)劑補(bǔ)加過程很復(fù)雜，分為29個(gè)步驟，每步都需要精細(xì)控制，整個(gè)補(bǔ)加過程要持續(xù)五天�！崩讋τ钫f。
雷劍宇表示，在軌補(bǔ)加技術(shù)前景廣闊，可以在此基礎(chǔ)上發(fā)展出“在軌補(bǔ)加平臺(tái)”等，建設(shè)“太空加油站”為衛(wèi)星等航天器提供推進(jìn)劑補(bǔ)加服務(wù)，甚至在未來，還可以建立中國(guó)人的“深空加油站”，為挺進(jìn)深空提供動(dòng)力支持。
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