中国空间站又一世界首次!电推发动机在轨“换气”|当前视点
快科技6月19日消息,近期,我国“天宫”空间站电推进系统大气瓶完成在轨安装任务,航天科技集团六院801所首次采用“换气”而不是“补气”的方式完成了推进剂氙气的补充。
加装了大气瓶的空间站电推进系统,使用寿命将大大延长,对空间站长期轨道维持和安全平稳飞行起到重要作用,也为后续大气瓶的拆卸安装、霍尔推力器的在轨更换提供了宝贵经验。
【资料图】
据了解,电推进系统,也称电推进发动机,工作原理是先将氙气等惰性气体转化为带电离子,然后把这些离子加速并喷出,以产生推进力,进而完成航天器的姿态控制、轨道修正、轨道维持等任务。
电推进系统在我国“天宫”空间站上的使用,属于在载人航天领域的首秀。
据801所介绍,2021年“天和”核心舱发射的时候,就自带了两个小气瓶,但限于舱内空间,“原装”气瓶的体积并不大,仅供短期使用。
此次上天的大气瓶可以看做是“外挂”,因为安装在舱外,没有空间限制,容量翻了好几番,携带的推进剂能支持电推力器更长时间的轨道维持工作。
为了实现贮气模块的在轨安装,801所电推进系统设计团队调研了国内外常用电、气、机械对接锁定形式,创造性地提出了一种简化版的浮动对接形式。
他们通过粗定位导向装置实现机械臂初始定位及大偏差适应,再通过自主精定位进一步修正电、气、机械的对中锁紧,极大提高了对接的容差能力和可靠性,即便在轨多次拆装也能保证精度满足要求。
与此同时,得益于统一的接口设计,可以安装不同容积、不同工作压力的气瓶,工质也不限于已有系统的氙气,可根据技术发展情况上行不同工质推进剂。
此外,正常情况下,推进剂耗尽后,机械臂会自动进行在轨更换,同时也支持航天员手动更换气瓶,保证“兼容”。
研制过程中,设计人员充分考虑了航天员在轨操作的局限性、安全性和可操作性,并按照航天员工效学反馈不断改进方案,完善精密的尺寸链设计;
根据可靠对接、可靠锁定、电路绝缘、气路密封等要求,形成精细化装配规范;
产品交付前,也进行了充分的地面精测验证,甚至模拟在轨环境反复拆装气瓶十次……