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天舟一号发射成功 箭船“大脑”全是西安造

作者:任娇     来源:华商报      2017年04月21日07:50

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  4月20日19时41分,我国首艘货运飞船天舟一号在长征七号遥二火箭的推举下,在海南文昌航天发射场成功发射。约596秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。

  天舟一号在轨运行期间,将与在轨的天宫二号空间实验室进行三次交会对接,并将对天宫二号进行三次“太空加油”。完成既定任务后,天舟一号将受控离轨,陨落至预定安全海域;天宫二号留轨继续开展拓展试验和应用。

  天舟一号可独立飞行3个月

  天舟一号是我国全新设计的全密封无人货运飞船,可独立飞行3个月。

  飞船上共配有四种不同推力量级的36台发动机。它们通过默契配合,将力保天舟一号在飞行速度相当于子弹速度8倍的情况下能够实现“俯仰有度,动静自如”。货运系统是建成空间站需要突破和掌握的关键技术。天舟一号将使我国具备向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力。其在轨推进剂补加共8个环节、29个步骤。

  货运飞船发射后将与空间实验室或空间站进行自动交会对接,为空间实验室或空间站自动补加推进剂以及空气。而饮水、食物以及其他器物设备则需驻空间实验室或空间站的航天员从货运飞船上搬运到站内。同时,货运飞船亦可充当空间站的“垃圾桶”,航天员取出货运飞船里的物品后,可将站内的废弃物品搬运到货运飞船上。

  除了作为货运飞船,天舟一号还将作为我国空间站的五个模块之一,与核心舱、实验舱I、实验舱II、载人飞船一起,在核心舱统一调度下协同工作。

  火箭液氧煤油发动机也是西安造

  航天科技集团公司第六研究院院长刘志让介绍,这次发射的主要目的是验证推进剂在轨补加技术,也就是老百姓所说的“太空加油”。

  去年发射的天宫二号空间实验室正在太空中等待,它将模拟空间站,等待天舟一号给它加油。推进剂在轨补加技术是实现空间站长期驻留的必要条件,之前仅有个别航天大国完全掌握,而航天六院801所一支年轻的研制团队经过历时近十年攻关,终于突破了国外的技术封锁。

  承担天舟一号发射的长征七号火箭,其动力系统全部采用航天科技集团六院研制的液氧煤油火箭发动机。其中,助推与一级火箭共使用6台120吨发动机,二级火箭使用了4台18吨发动机,具备近地轨道13.5吨、700千米太阳同步轨道5.5吨的运载能力。

  天舟一号的入轨标志着中国文昌航天发射场首次“零窗口”发射。

  而从地面发射到空中交会对接,长征七号火箭和天舟一号货运飞船上的46台发动机,全部由总部位于西安航天基地的航天科技集团公司第六研究院提供。

  天舟一号成功发射,是我国载人航天工程“三步走”发展战略第二步的收官之作,标志着我国即将开启空间站时代。

  >>释疑

  太空“加油”难在哪

  航天科技集团公司第六研究院院长刘志让介绍,太空加油和地面加油的不同之处在于,空间站上的动力系统要靠高压气体挤压燃料到发动机里去燃烧,所以当航天器油料消耗得差不多了,油箱里面就充满气体,因而是不能直接去加油的。必须要把储油箱里的中低压气体,打回到高压储气瓶里去。从中低压抽回到高压,这个过程很难,必须要依靠压气机技术。

  其次,要保证货运飞船的油枪和被加油的空间实验室油箱孔精准对接,同时也为了避免由于可能的插合精度差异而带来的损害,就需要进行柔性对接,以保证在8倍于子弹的速度下实现太空加油时,即便油枪偏一点,插合有点误差,也不会相互发生损伤,同时又不发生泄漏。这就需要浮动断接器技术来解决这一问题。

  这次发射,就将验证压气机和浮动断接器这两项技术。这两个技术合起来,就是长期在轨驻留必须要具备的太空加油技术。被加油的天宫二号上配有压气机,去年被带上天后已做过几次验证,没有什么问题。这次要考核的主要是浮动断接器技术。

  六院801所载人飞船和空间实验室主任设计师刘建盈介绍,这次任务既要验证可行性,还要验证可靠性,按照计划要进行3次推进剂补加。

  天舟一号货运飞船的推进分系统由两部分构成,推进部分和推进剂补加部分,而两部分之间进行了一体化设计,使它们既可独立工作,也可以相互交叉工作。也就是说推进部分可以为补加服务,补加部分也可以为推进服务。如果其中一部分功能失效,另一部分可以分担两方面的任务。这是首次这样设计,可以大幅简化系统,减重100公斤左右,不仅可减少油料消耗,腾出的载重还可以多携带燃料,另外在一旦发生故障的情况下也可提高可靠性。

  >>实验

  天舟一号要在太空做4项实验

  空间蒸发与冷凝科学实验

  地球上的空调和热管等散热器,在太空还可以正常工作吗?如果不能照搬地球上的现有设备,那么“太空空调、太空热管”等空间热设备应该怎样设计或使用?这项空间实验能够为回答上述问题提供重要的科研依据。微重力对细胞增殖和分化影响

  太空微重力环境下定向分化人类胚胎干细胞为生殖细胞——这个研究项目旨在阐明太空微重力环境下生殖细胞发育与成熟的基本规律,探索胚胎干细胞分化的分子机制,克服空间环境对人类生殖可能带来的影响。此外,还有抗骨质疏松的机理研究。非牛顿引力实验检验

  “非牛顿引力实验检验”目的是检验微米作用距离下物体之间的引力关系是否仍然满足牛顿万有引力定律,是一个纯基础物理实验,可以为引力理论的研究提供重要的实验依据,具有十分重要的科学意义。在这个实验中,一个很核心的技术是静电悬浮加速度计,本次飞行实验就是检验这一核心技术。

  主动隔振关键技术

  航天器上虽然是微重力环境,但由于飞船姿轨控、风机、飞轮、帆板的动作,仍存在不少扰动。微重力科学实验如果不能克服这些微扰动,就达不到理想的效果,失去了上天实验的意义。卫星上的对地观测相机和天文望远镜,如果遇到振动,就会降低成像质量。所以一定要隔离振动,为航天器创造更好的条件。据新华社

  箭船“大脑”全是西安造

  长征七号火箭和天舟一号货运飞船能精准飞行和执行任务,离不开“大脑”的控制,而它们的大脑都是“西安造”。

  位于西安的航天科技集团公司九院七七一所总工程师曲翕介绍,此次他们为执行第二次飞行任务的长征七号火箭配套了9种产品,为天舟一号货运飞船配套了1种整机产品、14种电路产品和18个软件产品。

  其中,长七火箭上共配备6台箭载计算机,它就是火箭的控制中心和大脑,其主要作用是进行火箭的制导和导航。它能够有条不紊地完成箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹误差修正以及控制指令输出等多项复杂的控制任务,指挥火箭正常飞行。这次长七火箭上的处理器处理能力更强,采用多总线并发的模式,实时性更强。其中箭机三机同步,增加了表决功能,可通过表决来综合判定信息真伪,及时作出正确的决定。这样的设计还可保证在坏掉一台计算机的情况下依然能执行操作。

  数管分系统中央单元是天舟一号计算机系统的大脑。在货运飞船飞行、停靠期间,它一直在紧张忙碌,因为它要负责完成对整个飞船数管分系统设备的控制、管理,同时对挂在总线上的其他分系统设备间的命令和数据传送进行控制。

(责任编辑:韦世钰)
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