神舟飞船安全停靠,背后的上百次地面捕获缓冲试验
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5月30日,长征二号F运载火箭点火起飞,神舟十六号载人飞船精准送入预定轨道,我国空间站应用与发展阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。3名航天员将入住空间站,与神舟十五号乘组太空会师,面对面进行在轨交接。

其中,航天科技集团八院承担了神舟载人飞船的对接机构分系统、电源分系统、推进舱结构与总装、测控通信子系统、总体电路分系统推进舱电缆网及三舱配电器等研制任务。

天神之吻”难度升级

发射入轨后,神舟十六号载人飞船将采取径向对接的方式与空间站进行交会对接,停靠于空间站核心舱的径向端口。上一次神舟十四号载人飞船径向停靠空间站,飞船的对接目标为47吨级,此次神舟十六号载人飞船将首次在空间站有人驻留情况下,与90吨级的空间站组合体进行径向对接。

作为载人天地往返的关键核心产品,对接机构将再次面临与多构型、大吨位、大偏心对接目标的捕获、缓冲、刚性连接等全新挑战。自2021年我国空间站实施建造以来,由八院研制的对接机构,已圆满完成了17次空间交会对接任务(不含神舟十六号交会对接),为空间站圆满完成建造任务保驾护航,也为神舟十六号载人飞船的再次可靠对接提供了强有力的支撑。

为了适应后续空间站常态化运营阶段的密集任务,八院对接机构研制队伍已开展了上百次地面捕获缓冲试验,确保对接环捕获目标的时长限制在数秒之间,将对接锁系的同步性误差控制在毫米以内,使飞船对接机构在对接的一瞬间即可快速捕获空间站,随后平稳可靠地锁紧对接面,“天神之吻”严丝合缝,神舟飞船安全停靠。

在神舟十六号载人飞船径向停靠期间,将有天舟五号、天舟六号两艘货运飞船同时在轨飞行,空间站组合体的质量将首次超过100吨。“三舱三船”的组合体构型使得神舟十六号天舟五号、天舟六号被其他舱体持续遮挡,造成飞船长时间处于太阳无法照射的环境,给整船的发电能力、舱外设备热控能力、通讯保障能力带来了极大挑战。

早在空间站建造前,八院研制团队就针对空间站组合体多达20余种构型以及来访航天器的不同停靠状态,提前策划并实施了上百项环境试验和专项测试,验证了飞船在长期停靠全遮挡环境下的各项性能,经过前期4艘载人飞船的在轨飞行验证,可以有效保障神舟十六号天舟五号、天舟六号在“暗影相随”下的在轨能源供电安全、通信链路畅通。

承载梦想的“源力”之舱

神舟载人飞船由推进舱、返回舱、轨道舱“三舱”组合而成,其中,推进舱作为整船的“能量和动力之源”,安装有飞船最重要的能源和动力两大系统。整个飞船能源系统80%的设备均安装在推进舱,其中就有包括两个太阳电池翼在内的光伏供电设备,这是飞船在轨飞行的主要能源;动力系统的40台发动机也全部安装在推进舱上,包括底部4台大推力轨道发动机,36台可让飞船以各种姿态和方向飞行的姿控发动机。

除了这些,推进舱还安装了其它用于天地通信、姿轨控制、温度控制、环境控制等多个关键系统的重要设备,是名副其实的“源力之舱”。尤其是近50台大大小小、规格各异的电子设备,要安装在舱内直径2.8米的仪器圆盘上,“放得下”仅仅是第一步,还要考虑符合人机工效,适应插接维修、满足质心分布、承载力学载荷等需求,也就是说拆装操作要方便、“乘客”坐感要舒适。

文/广州日报·新花城记者 程依伦

图/广州日报·新花城记者 程依伦

视频/广州日报·新花城记者 程依伦

通讯员航天科技集团八院 杨华星 李同

广州日报·新花城编辑 蔡凌跃