“太空之吻”背後是上海航太團隊16年如一日的艱辛攻關

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摘要:在一次次精准、安全、可靠的“太空之吻”背後,是上海航太技術研究院805所對接機构研製團隊16年如一日的艱辛攻關。

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  9月20日15時10分,搭載天舟三號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭,在我國文昌航太發射場點火發射,約597秒後,飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,15時22分,飛船太陽能帆板順利展開且工作正常,發射取得圓滿成功。據中國載人航太工程辦公室消息,天舟三號貨運飛船入軌後順利完成入軌狀態設定,於22時08分,採用自主快速交會對接模式成功對接於空間站天和覈心艙後向埠,整個過程歷時約6.5小時。

  這一“吻”,距離2011年我國首次實現空間交會對接,已經過去整整10年。

  如同天舟二號一樣,天舟三號貨運飛船要把物資和設備送進覈心艙,實現推進劑補加,必須在船—艙間建立起高可靠的剛性連接,這就離不開對接機构分系統。

  空間交會對接是載人航太活動的三大基本科技之一,其難度被形象地稱為“萬裏穿針”。猶記得,2011年11月3日,神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器成功實現剛性連接,形成組合體,我國首次空間交會對接試驗獲得成功,成為繼美國、俄羅斯之後世界上第三個自主掌握空間交會對接科技的國家。2012年,在神舟九號載人飛船與天宮一號交會對接中,太空人劉旺執行手控對接操作,打出一個漂亮的“太空十環”。

  時至今日,我國已實施了14次空間交會對接。在一次次精准、安全、可靠的“太空之吻”背後,是上海航太技術研究院805所對接機构研製團隊16年如一日的艱辛攻關。

  當進入空間站時代,對接機构面臨著更大挑戰。今年的4月29日,我國空間站的第一個艙段天和覈心艙如期升空,我國空間站建造大幕正式拉開。作為“太空搭積木”的關鍵,對接機构堪稱我國空間站的“關節部位”。空間站的統一管理和控制以及太空人生活的天和艙,有3個對介面和2個停泊口,停泊口用於問天艙、夢天艙與天和艙組裝形成空間站組合體,對介面用於神舟飛船、天舟飛船及其他飛行器訪問空間站。這樣的結構設計,讓上海航太805所不但要承擔起覈心艙上用於接受航天器來訪的5個被動對接機构,還包括後續兩個實驗艙以及空間站運營階段每一艘飛船的主動對接機构的研製生產工作。“按照後續規劃,我們每年要保證4套對接機构的生產交付,才能滿足空間站正常運營需求。”上海航太805所對接機构副主任設計師丁立超說,只要後續有航天器發射,就必須通過對接機构才能實現與空間站任意艙段的組合。

  “針對空間站工程對對接機构的需求,我們通過部組件產品化、測試項目通用化以及發射場流程優化等管道,有效提高了生產效率,完全可以緊跟空間站工程高密度發射的步伐。”上海航太飛船項目辦馮平介紹道。

  還有一點尤為重要,與以往天舟一號貨運飛船與天宮一號、二號空間實驗室對接不同,空間站的對接中,每一艘貨船、載人飛船都要實現與更大噸位的22噸天和覈心艙對接。

  為了讓飛船的主動對接機构與覈心艙的被動對接機构“溫柔親吻”,上海航太對第一代對接機构進行陞級改進,創新性地提出了“可控阻尼”的控制思路,來緩衝大噸位航天器對接過程中產生的撞擊能量,使原本8噸的對接能力提升到74噸,乃至180噸,大大提升了大型航天器對接的可靠性和安全性。

  據透露,此次天舟三號貨運飛船成功對接後,將視情進行“太空加油”,等待神舟十三號太空人乘組進駐空間站後“拆包裹”。早在5月份就拜訪空間站的“快遞小哥”天舟二號貨運飛船,近日已通過180°繞飛,來到了原本停靠神舟十二號載人飛船的位置。現時,三個航天器呈一字構型。

  值得一提的是,相比本次發射的天舟三號,天舟二號的在軌對接試驗更顯繁重,後續還將有一系列大動作。譬如,除了上述提到的繞飛外,它還將與即將到來的神舟十三號太空人配合,再一次完成“太空手動打靶”,即手控遙操作對接;同時,還要配合機械臂完成首次艙體轉位試驗,為後續實驗艙的轉位動作做先行驗證。

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