“天宮”空間站電推進發(fā)動機首次實現(xiàn)在軌“換氣”

(資料圖)

人民網(wǎng)西安6月20日電(記者李志強)記者從航天科技集團第六研究院了解到，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(wù)，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。

電推進系統(tǒng)地面試車。航天科技集團六院供圖

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(zhuǎn)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(wù)。在“天宮”空間站上的使用，是電推進系統(tǒng)在載人航天領(lǐng)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。

據(jù)介紹，為了給電推進系統(tǒng)在軌“換氣”，研發(fā)團隊創(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(dǎo)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。

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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，不同的拆裝組合帶來了無限可能。精巧設(shè)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，研發(fā)團隊還提供了“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，航天科技集團六院801所從2017年開始便進行了大量設(shè)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(xué)反饋不斷改進方案，完善精密尺寸鏈設(shè)計；產(chǎn)品交付前模擬在軌環(huán)境反復(fù)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”，研發(fā)團隊實現(xiàn)了電推進推進劑替換簡單、高效、可靠的目標(biāo)，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。

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