4月22日10时2分,天舟一号经多次变轨,以自主导引控制方式向天宫二号逐步靠近。
4月22日,北京航天飞行控制中心大厅大屏幕上显示的天舟一号向天宫二号靠拢的画面。
4月22日12时23分,天舟一号与天宫二号顺利完成自动交会对接。本组图片/新华社发
4月22日12时23分,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成自动交会对接。这是天宫二号自2016年9月15日发射入轨以来,首次与货运飞船进行的交会对接。
天舟一号与天宫二号进入组合体飞行阶段后,将按计划开展推进剂在轨补加,以及空间应用和航天技术等领域的多项实(试)验。
今天我们就来详细说说天舟一号肩负的“验证推进剂在轨补加技术”任务,通俗点说就是“太空加油”。
为什么要进行“太空加油”?
按计划,未来我国空间站将运行在距离地球393公里的轨道上。虽然周围空间环境的气体已经很稀薄,但空间站依然会受到空气阻力的影响,导致轨道高度缓慢下降。要保持原有的轨道高度,就必须消耗燃料推动空间站上升,这就需要地面发射货运飞船为空间站进行燃料补充。
所以,突破和掌握“太空加油”技术,将为我国空间站组装建造和长期运营打通在能源供给问题上的“最后一公里”。
“太空加油”如何操作?
要想把“天舟一号”货运飞船带的“油”加给“天宫二号”,首先得保证输送“油”的管路对接精准,不漏“油”。为此,“天舟一号”的研制人员为它安装了多台液路浮动断接器。当“天舟一号”和“天宫二号”的对接机构完成对接后,液路浮动断接器可以通过浮动来消除对接上的偏差,从而实现精准对接。
天舟一号与天宫二号对接示意图 (中国航天科技集团供图)
接下来就是怎么把“油”从“天舟一号”输送到“天宫二号”了。研制人员采用的是无增压气体损耗的气体回用法,也就是通过特别研制的压气机,把“天宫二号”手风琴状的储箱中的高压气体回收到气瓶里,使“天舟一号”货运飞船和“天宫二号”之间的补加系统形成一个压力差,这样“油”就会自动从压力高的“天舟一号”储箱流入压力低的“天宫二号”储箱。当两边压力恢复一致时,“加油”工作也就完成了。
不过还有一项收尾工作,就是还得把“油管”中残留的推进剂清除干净,确保两个航天器分离时不会有残存的推进剂扩散到太空里,污染对接机构和航天器表面。
整个过程看起来和汽车加油差不多,但是要真正实现起来,却并不容易。由于这些技术在地面没有办法模拟实现,所以必须要在太空环境中实际操作,才能够检验技术的可靠性。
在“天舟一号”之前,掌握了推进剂在轨补加技术的国家只有俄罗斯和美国,而实现在轨加注应用的只有俄罗斯。可见“太空加油”这项技术有多牛了。(光明网记者 肖春芳)
资料来源:中国航天科技集团