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上海航天技术打造中国“太空电站”

时间:2021-04-30

天和核心舱和空间站在轨模拟图。

昨天,长征五号B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场一飞冲天,直指苍穹,成功将我国空间站天和核心舱精准送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

据空间站副总指挥甘克力介绍,在核心舱的研制任务中,中国航天科技集团有限公司第八研究院承担了电源分系统、对接与转位机构分系统、测控通信产品、资源舱结构与总装及电缆网研制任务。其中,电源分系统作为整个核心舱任务的四大关键技术之一,充当着未来空间站“太空电站”的作用。

太阳电池翼做“太空广播体操”

空间站副总设计师罗斌告诉记者,柔性太阳翼集合了大面积轻量化、重复展收高可靠、低轨10年在轨长寿命、刚柔并济高承载等四大全新技术。

天和核心舱首次采用大面积可展收柔性太阳电池翼,双翼展开面积可达134平方米,这是我国首次采用柔性太阳翼作为航天器的能量来源。单翼即可为空间站提供9千瓦的电能,在满足舱内所有设备正常运转的同时,也完全可以保证航天员在空间站中的日常生活。柔性翼全部收拢后只有一本书的厚度,仅为刚性太阳翼的1/15。基板采用超薄型轻质复合材料,对用来防护空间环境的胶层涂覆厚度也进行了严格控制。

对于飞行器来说,太阳翼的成功在轨展开是任务圆满成功的重要标志。而对于核心舱来说,柔性翼能否成功展开直接关系到空间站任务的成败。

核心舱太阳翼采用了6台有源机构三维五步展开,展开过程持续40分钟。形象地说,它通过一组“太空广播体操”舒展筋骨,开启了在轨10年的运行:首先,15发火工品“热身运动”起爆,解除太阳翼与小柱段舱壁的固定,紧接着抬升机构“俯仰运动”将太阳翼从舱壁上立起,随后,展开锁定机构“扩胸运动”将两个太阳电池阵向两侧展开,约束释放机构“转体运动”解除收藏箱的约束,最后伸展机构“伸展运动”带动太阳电池翼完全展开。每个规定动作都经过大量的地面验证试验,确保姿势标准、娴熟流畅。

核心舱作为我国寿命设计要求最长的一个飞行器,10年的在轨飞行对所有产品的长寿命提出了最高要求。为此,805所柔性太阳电池翼研制团队开展了3年多的方案论证和比较工作,并经过大量的地面模拟长寿命测试。仅张紧机构一项,就在地面完成了40万次热真空疲劳寿命试验、100万次常温常压寿命试验。

神箭助推器个头大、腰围粗

长征五号B运载火箭是我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭,具备近地轨道25吨的运载能力。本次发射是其首次应用性飞行,也是助力我国空间站在轨关键技术验证的关键之战。其中,中国航天科技集团有限公司八院承担了其4个助推器的抓总研制工作。据长征五号运载火箭副总指挥兼副总设计师鲍国苗介绍,4个助推器为长五B火箭提供了90%以上的起飞推力,并创造了多个“国内第一”。

一是国内第一个规模最大的液体助推器,不仅体现在它10层楼高的“个头”和直径3.35米的“腰围”,还体现在单个助推器推力最大,达到240吨,超过了普通中小型运载火箭的起飞推力。

二是国内第一次采用了气动外形良好的斜头锥和前捆绑主传力结构,前捆绑点大偏置集中力设计载荷高达310多吨,后捆绑点径向设计载荷高达80多吨,这对助推器的结构设计要求非常高,必须要“站得稳”“牢传力”“耐高温”。

三是国内第一次采用助推器支撑全箭竖立载荷,有效减轻了芯级重量和芯级结构的设计难度,提升了全箭运载能力。

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